Um automóvel move-se a 100 km / h com uma força de arrasto de 1340 N .O consumo de gasolina é observado, sendo de 5 km / l. Se a eficiência do motor é de 15 %, determine a energia liberada por quilograma de combustível. A densidade do combustível é de 680 kg / m^3.

Passo 1

Beleza, o enunciado diz que um carro anda a 100 km/h sofrendo uma força de arrasto de 1340 N, consome 5 km por litro de gasolina, tem rendimento de motor de 15% e a densidade do combustível é 680 kg/m³.
Conteúdo: mecânica (potência e energia), eficiência de motor e fluxo de combustível.
O que vamos precisar:
  1. Calcular a potência mecânica útil (Pₙ) = força × velocidade.
  2. Ajustar pela eficiência pra achar a potência térmica consumida (Pₜ).
  3. Calcular a vazão mássica de combustível (ṁ).
  4. Relacionar potência térmica com ṁ pra achar energia por kg de combustível.

Passo 2

Primeiro, converte a velocidade pra m/s e acha a potência útil:
v = 100 km/h = Pt = Pneta = 3,72times10^40,15 approx 2,48times10^5 W m/s ≈ 27,78 m/s
Pₙ = F·v = ≈ 3,72×10^4 W
Como o motor só rende 15%, a potência química (térmica) consumida é

Passo 3

Agora a vazão volumétrica de combustível: o carro faz 5 km por litro, então a cada 5 km gasta 1 L.
A 100 km/h ele gasta 100/5 = 20 L/h.
Em m³/s:
dot V = 20 L/h times 10^-3,m^31,L times 13600,s approx 5,56times10^-6,m^3/s
Como ρ = 680 kg/m³, a vazão mássica é
dot m = rho,dot V = 680 times 5,56times10^-6 approx 3,78times10^-3,kg/s

Passo 4

Por fim, a energia liberada por quilograma de combustível Pt = dot m , e Longrightarrow e = Ptdot m = 2,48times10^53,78times10^-3 J/kg approx 6,6times10^7,J/kg vem de

Resposta

A energia liberada por quilograma de combustível é aproximadamente
6,6times10^7 J/kg

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