11- Uma máquina térmica trabalha extraindo da fonte quente 300 J de calor e rejeitando para a fonte fria 150 J , em cada ciclo.
a) Qual é o trabalho realizado por ela em cada ciclo?
b) Qual é o seu rendimento?

Passo 1

Resumindo o enunciado: temos uma máquina térmica que retira da fonte quente uma quantidade de calor Q_h=300 J e rejeita para a fonte fria Q_c=150 J em cada ciclo. O conteúdo aqui é a Primeira Lei da Termodinâmica aplicada a máquinas térmicas, que diz que o trabalho W realizado é a diferença entre o calor recebido e o calor cedido, e o rendimento \eta é definido como a razão entre o trabalho realizado e o calor absorvido da fonte quente.

Passo 2

Para encontrar o trabalho W por ciclo usamos a conservação de energia (Primeira Lei):
W = Q_h - Q_c.
Substituindo os valores dados,
W = 300\;(\text{J}) - 150\;(\text{J}) = 150\;(\text{J}).

Passo 3

Agora calculamos o rendimento \eta pela definição
\eta = \frac{W}{Q_h}.
Logo,
\eta = \frac{150\;(\text{J})}{300\;(\text{J})} = 0,5 = 50\%.

Resposta

(a) W = 150 J
(b) \eta = 0,5 (ou 50 %).

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