Exercícios Resolvidos de Ciclo de Carnot

Questão 13, UFF, P2-2015.2

A máquina térmica da figura abaixo poderia ser construída?

  1. Sim.
  2. Não.
  3. Depende do ciclo que a máquina opera.
  4. Depende da temperatura do ambiente ao redor.
  5. Não é possível responder somente com os dados da figura

Passo 1

A ideia aqui é comprar o rendimento da máquina com o rendimento que uma máquina operando no ciclo de Carnot nas mesmas temperaturas teria.

Se o rendimento for menor, tudo certo, a máquina pode ser construída. Caso contrário, a máquina não pode ser construída.

O rendimento da máquina é dado por:

ε m á q u i n a = W Q r e c e b i d o

O trabalho é indicado na figura como a energia que está saindo da máquina, no caso, 60 J . O calor recebido pela máquina é 100 J . Então:

ε m á q u i n a = 60 100 = 0,6 = 60 %

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Já a eficiência de Carnot, a gente usa as temperaturas da fonte quente e fria:

ε c a r n o t = 1 - T F T Q = 1 - 300 600 = 1 - 0,5 = 0,5 = 50 %

Opa! Esse valor é menor que o rendimento da máquina! Logo, ela tem um rendimento maior que o rendimento máximo, que seria o rendimento de Carnot. Assim, a máquina não poderá ser construída:

b )

Resposta

b)

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