Exercícios Resolvidos de Ciclo de Carnot

Um cientista afirma que inventou quatro máquinas, todas operando entre fontes de calor a temperaturas constantes de 400 K e 300 K . Os dados sobre cada máquina, por ciclo de operação, são os seguintes:

Máquina A ; Q Q = 200 J , Q F = - 175 J e W = 40   J  

Máquina B : Q Q = 500 J , Q F = - 200 J e W = 400   J

Máquina C : Q Q = 600 J , Q F = - 200 J e W = 400   J

Máquina D : Q Q = 100 J , Q F = - 90 J e W = 10   J

Qual(is) das máquinas não viola(m) nenhuma lei da Termodinâmica?

a) A;

b) B;

c) C;

d) D;

e) C e D;

Passo 1

Vemos que essas máquinas têm que obedecer a conservação de energia.

W = Q Q - Q F

Por inspeção somente as máquinas C e D obedecem esse critério.

Já a eficiência de cada uma dessas máquinas é dada por

ε C = W Q Q = 400 600 = 67 %

ε D = W Q Q = 1 0 1 00 = 10 %

Só que a eficiência dessas máquinas não pode ultrapassar a eficiência de uma máquina de Carnot operando nessas temperaturas. A eficiência da máquina de Carnot é dada por

ε C a r n o t = 1 - T F T Q = 1 - 300 400

ε C a r n o t = 25 %

Logo a única máquina que não viola nenhuma lei da termodinâmica é a máquina D

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Resposta

(d)

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