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UFRN 2010
A transformação termodinâmica b →c , ilustrada no diagrama PV da figura, constitui um dos processos do ciclo Otto, utilizado em motores de combustão interna de automóveis a gasolina. No diagrama, P representa a pressão na câmara de combustão, e V o volume da câmara.
Esse processo ocorre quando, no instante da queima da mistura argasolina contida na câmara de combustão, fornece-se calor ao sistema, produzindo-se
Esse processo ocorre quando, no instante da queima da mistura argasolina contida na câmara de combustão, fornece-se calor ao sistema, produzindo-se
a
aumento da pressão interna, com variação do volume da câmara.
b
diminuição da pressão interna, sem variação do volume da câmara.
c
diminuição da pressão interna, com variação do volume da câmara.
d
aumento da pressão interna, sem variação do volume da câmara.
Ver resposta
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Resposta
D
Resolução
Para compreender o que ocorre no trecho b → c do ciclo Otto, basta interpretar o diagrama PV:
- No gráfico, o eixo horizontal representa o volume V e o vertical, a pressão P.
- O segmento que liga b a c é vertical. Em um diagrama PV, um segmento vertical indica volume constante (processo isochorico).
- Durante a queima da mistura ar‑gasolina, injeta-se calor no sistema. Para um gás confinado a volume constante, o calor absorvido aumenta a energia interna e, portanto, a temperatura. Como a equação dos gases ideais é \(P V = n R T\), se \(V\) não muda e \(T\) sobe, a pressão deve aumentar.
Logo, no instante da combustão:
- não há variação de volume (isochorico);
- a pressão interna se eleva.
Isso corresponde exatamente à alternativa D.
Dicas
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Observe a orientação vertical do segmento b → c: o volume varia?
Se o volume é constante, use a lei dos gases ideais para relacionar pressão e temperatura.
O fornecimento de calor eleva a temperatura; o que acontece então com a pressão?.
Erros Comuns
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Pensar que a expansão dos gases na combustão aumentaria o volume porque nos motores o pistão se move; porém, no modelo ideal, o movimento ocorre só depois, em outro trecho do ciclo.
Confundir linha vertical (V constante) com linha horizontal (P constante).
Supor que aquecer um gás sempre aumenta volume, esquecendo a condição de volume fixo.
Revisão
Conceitos-chave
- Diagrama PV: gráfico que relaciona pressão (P) e volume (V) de um gás.
- Processo isocórico (isochorico): ocorre a volume constante. No diagrama PV é representado por linha vertical.
- Ciclo Otto: modelo idealizado do motor a gasolina; a fase de combustão é aproximada por um aquecimento isocórico que eleva a pressão.
- Lei dos gases ideais: \(P V = n R T\). Se \(V\) é constante e \(T\) aumenta, então \(P\) aumenta proporcionalmente.
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