[IME- 2013/2014- 2fase]No interior de um ambiente

[IME- 2013/2014 - 2ª fase]

No interior de um ambiente submetido à pressão atmosférica, encontra-se um cilindro que contém 10 mL de um determinado gás ideal. Esse gás é mantido no interior do cilindro por um êmbolo móvel de área igual a 30 cm², conforme apresentado na figura acima. Inicialmente a mola não exerce força sobre o êmbolo. Em seguida, o gás recebe uma quantidade de calor igual a 50% daquele rejeitado por uma máquina térmica, operando em um ciclo termodinâmico, cujas características técnicas se encontram listadas abaixo. Como consequência do processo de expansão, observa-se que a mola foi comprimida em 2 cm. O rótulo de identificação do gás está ilegível, mas sabe-se que existem apenas duas opções – o gás é hélio ou oxigênio. Baseado em uma análise termodinâmica da situação descrita, identifique o gás.

Dados: • temperaturas da fonte quente e da fonte fria da máquina térmica: 600 K e 450 K;

• razão entre o rendimento da máquina térmica e o do ciclo de Carnot associado: 0,8;

• quantidade de calor recebido pela máquina térmica: 105 J;

• constante da mola: 3 x 10⁴ N/m ;

• pressão atmosférica: 1 kgf/cm² ;

• 1 kgf = 10 N;

• peso do êmbolo: desprezível.