Questão 124
ENEM 2017
(Enem PPL 2017) Rudolph Diesel patenteou um motor a combustão interna de elevada eficiência, cujo ciclo está esquematizado no diagrama pressão x volume. O ciclo Diesel é composto por quatro etapas, duas das quais são transformações adiabáticas. O motor de Diesel é caracterizado pela compressão de ar apenas, com a injeção de combustível no final.
No ciclo Diesel, o calor é absorvido em:
e
, pois em ambos ocorre realização de trabalho.
e
, pois em ambos ocorre elevação da temperatura.
, pois representa uma expansão adiabática e o sistema realiza trabalho.
, pois representa uma compressão adiabática em que ocorre elevação de temperatura.
, pois representa expansão isobárica em que o sistema realiza trabalho e a temperatura se eleva.
Gabarito:
, pois representa expansão isobárica em que o sistema realiza trabalho e a temperatura se eleva.
Resolução:
Pelo enunciado, sabemos que há duas transformações adiabáticas. Transformações adiabáticas não trocam calor com o ambiente, por definição.
A característica gráfica de transformação adiabática tem o mesmo padrão das transformações AB e CD.
Sendo assim, restam apenas DA e BC.
DA é isovolumétrica e a pressão diminui:
Sendo
Temos ~~> O sistema perde calor
BC é isobárica e o volume aumenta:
Sendo
Temos ~~> O sistema ganha calor
As alternativas A, B, C e D estão incorretas, pois as etapas A->B e C->D são adiabáticas e dessa forma não trocam calor. Podemos afirmar isso pois, na transformação adiabática nota-se que enquanto o volume aumenta a pressão diminui (e o inverso tabém ocorre), devido a P e o V serem grandezas inversamente proporcionais que é o que ocorre em tais etapas.
Já a etapa B->C, olhando o diagrama, vemos que o volume aumenta (V2>V1) e que a pressão permane constante durante essa etapa (PB=PC). Dessa forma, o trabalho (W) que é dado por será positivo, já que a variação do volume será positiva. Assim, teremos uma expansão que será isobárica, já que sabemos que a pessão é constante.
Como o trabalho é positivo (W>0) sabemos que o sistema realiza trabalho. Para percebermos que a temperatura se eleva, basta observarmos pela equação PV=nRT. Na etapa de B->C a pressão é constante e há um aumento de volume. Como n e R são constantes e a pressão também é constante para essa etapa, o volume só irá aumentar de a temperatura aumentar já que são diretamente proporcionais. Se a temperatura se eleva(confima-se aqui a letra E) o processo recebe calor do sistema e ocorre variação da energia interna. Caso o calor fosse pedido, usaríamos aqui a primeira lei da termodinâmica .
Portanto, letra E.