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

O enunciado diz que uma máquina térmica retira da fonte quente Q_h = 300 J de calor e rejeita para a fonte fria Q_c = 150 J em cada ciclo. Vamos usar a primeira lei da termodinâmica para máquinas térmicas (energia não desaparece: o calor recebido menos o calor rejeitado é o trabalho realizado) e depois a definição de rendimento.

Passo 2

Pela conservação de energia, o trabalho W realizado em cada ciclo é dado por
W = Q_h - Q_c
Substituindo Q_h = 300 J e Q_c = 150 J,
W = 300 - 150 = 150\quad(\text{J})

Passo 3

O rendimento \eta de uma máquina térmica é a fração do calor de entrada que virou trabalho:
\eta = \frac{W}{Q_h}
Substituindo W = 150 J e Q_h = 300 J,
\eta = \frac{150}{300} = 0{,}5 = 50\%

Resposta

a) O trabalho realizado por ciclo é 150 J.
b) O rendimento da máquina é 50\%.

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