Exercícios Resolvidos de Ciclo de Carnot

David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Fundamentos de Física, volume 2 , 8º ed. Rio de Janeiro: LTC , 2008, pp 270. x-y 40

Qual deve ser o trabalho realizado por um refrigerador de Carnot para transferir 1,0   J em forma de calor a de uma fonte de calor a 7,0 ° C para uma a 27 ° C , b de uma fonte a - 73 ° C para uma a 27 ° C , c de uma fonte a - 173 ° C para uma a 27 ° C e d   de uma fonte a - 223 ° C para uma a 27 ° C ?

Passo 1

A questão quer que calculemos o trabalho de um ciclo de Carnot, sendo que temos apenas as temperaturas das fontes e o valor de Q F = 1,0   J

Então vamos achar uma relação entre elas, pela fórmula de eficiência de um refrigerador de Carnot

K C a r n o t = Q F W

E

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

Igualando elas temos

Q F W = T F T Q - T F

Isolando o trabalho agora

W = Q F . T Q - T F T F

Agora já temos a equação que vamos usar para resolver todos os itens.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

a   Já vamos passar para kelvin, nesse item temos

T F = 7 ° C = 280   K

T Q = 27 ° C = 300   K

Substituindo na fórmula que acabamos de encontrar, temos

W = 1,0.20 280

W = 0,071   J

Passo 3

b Agora, temos

T F = - 7 3 ° C = 200   K

T Q = 27 ° C = 300   K

Substituindo na mesma fórmula, temos

W = 1,0.10 0 20 0

W = 0,5   J

Passo 4

c Bom, vamos continuar fazenos o mesmo

T F = - 1 73 ° C = 1 00   K

T Q = 27 ° C = 300   K

Substituindo na mesma fórmula, temos

W = 1,0.2 00 1 00

W = 2   J

Passo 5

d   Por útimos, temos

T F = - 22 3 ° C = 5 0   K

T Q = 27 ° C = 300   K

Substituindo na mesma fórmula, temos

W = 1,0.2 5 0 5 0

W = 5   J

Resposta

a   W = 0,071   J

b   W = 0,5   J

c   W = 2   J

d   W = 5   J

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