Exercícios Resolvidos de Ciclo de Carnot

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Enunciado

15 - Considere a imagem abaixo, que representa o funcionamento de uma máquina térmica de Carnot e de um refrigerador de Carnot operando entre as temperaturas especificadas:

Qual a quantidade de calor retirada do reservatório frio do refrigerador?

  1. 2000   J
  2. 5000   J
  3. 1000   J
  4. 400   J
  5. 750   J

Passo 1

O trabalho que a máquina de Carnot entrega ao refrigerador pode ser determinado pelo rendimento de Carnot:

η c a r n o t = W s a í d a Q 1  

Onde η c a r n o t é o rendimento e que também pode ser encontrado pelas temperaturas dos reservatórios quentes e frios da máquina:

η c a r n o t = 1 - T F T Q

Como T F da máquina é 300   K e T Q é 600   K ...

η c a r n o t = 1 - 300 600 =

0,5

Então, o trabalho de saída da máquina será:

W s a í d a = Q 1 ⋅ η c a r n o t =

1000 ⋅ 0,5 =

500   J

Passo 2

Esse trabalho da saída da máquina é inteiramente entregue ao trabalho de entrada no refrigerador:

W s a í d a = W e n t r a d a   →

W e n t r a d a = 500   J

O refrigerador de Carnot possui o rendimento K dado por:

K c a r n o t = Q F W e n t r a d a

Onde Q F é o calor retirado do reservatório frio (que queremos encontrar).

Também sabemos que:

K c a r n o t = T F T Q - T F

Onde T F é a temperatura fria do refrigerador ( T F = 400 K ) e T Q é a temperatura quente...

K c a r n o t = 400 500 - 400 =

400 1 00 = 4

Logo, podemos falar que o calor retirado é de:

K c a r n o t = Q F W e n t r a d a   →

Q F = K c a r n o t ⋅ W e n t r a d a   →

Q F = 4 ⋅ 500   →

Q F = 2000   J

Resposta

Letra A.

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