Question

Uma máquina térmica trabalha entre as temperaturas de 27 graus e 327 graus possui 60% de rendimento ideal para uma máquina térmica. Se essa máquina recebe 1000J da fonte quente qual é o trabalho realizado por ela?

Answer 1

Resposta:

Uma máquina é dita ideal se possuir a maior eficiência térmica possível. Para isso, ela deve operar em um ciclo de Carnot (ciclo idealizado composto por 2 processos isotérmicos e 2 adiabáticos intercalados). No ciclo de Carnot todos os processos são reversíveis, o que leva à maior eficiência térmica possível entre as mesmas fontes fria e quente. Sendo $T_c$ e $T_h$ as temperaturas da fonte fria e quente, respectivamente, o rendimento de uma máquina térmica que opera por um ciclo de Carnot pode ser calculado por:

$e_{carnot}=1-\frac{T_c}{T_h}$

Para esta equação, as temperaturas devem estar em Kelvin. Para converter de ºC para K, basta somar 273. Logo:

$e_{carnot}=1-\frac{T_c}{T_h}\\ \\e_{carnot}=1-\frac{27+273}{327+273}\\ \\e_{carnot}=0,5 = 50 \%$

Sendo $Q_h$ o calor recebido da fonte quente, o trabalho realizado pela máquina pode ser calculado por:

$W=e_{carnot}*Q_h\\ \\W=0,5*1000\\ \\W=500 \ J$

Logo, o trabalho realizado pela máquina é de 500 J.

Bons estudos. Espero ter ajudado!!