Em cada ciclo de operação, um motor térmico recebe 440J de calor e realiza trabalho com
de eficiência. Para um ciclo, determine
A variação da energia interna da substância de trabalho.
A variação da energia interna da substância de trabalho.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O problema fala sobre um motor térmico que recebe 440 J de calor e tem uma eficiência de 28%. Nosso objetivo é descobrir qual é a variação da energia interna da substância de trabalho nesse ciclo. Vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente a primeira lei da termodinâmica, para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender o que é eficiência. A eficiência de um motor térmico é a relação entre o trabalho que ele realiza e a quantidade de calor que ele recebe. Isso é dado pela fórmula:
Onde:
-
é a eficiência, -
é o trabalho realizado, -
é o calor recebido.
Passo 3
Sabemos que a eficiência
é 28%, ou seja, 0,28 em forma decimal, e o calor recebido
é 440 J. Podemos rearranjar a fórmula para encontrar o trabalho
:
Calculando isso:
Então, o trabalho realizado pelo motor é de 123,2 J por ciclo.
Passo 4
Agora, vamos usar a primeira lei da termodinâmica, que diz:
Onde:
-
é a variação da energia interna, -
é o calor fornecido ao sistema, -
é o trabalho realizado pelo sistema.
Passo 5
No caso de um ciclo completo, o sistema retorna ao estado inicial. Isso significa que a variação da energia interna
ao final do ciclo é zero. Então:
Resposta
A variação da energia interna da substância de trabalho no ciclo é zero.