A eficiência de um motor térmico é definida como a razão entre o trabalho por ele realizado e o calor por ele recebido durante um ciclo completo de seu funcionamento. Considere um motor que recebe 440 J de calor por ciclo, que tem uma eficiência de
e que completa um ciclo de funcionamento a cada 0,02 segundos. Determine a potência fornecida por esse motor.
Passo 1
O enunciado descreve um motor térmico que recebe
J de calor a cada ciclo, tem eficiência de
e realiza um ciclo em
s. O conteúdo envolvido é definição de eficiência térmica e cálculo de potência mecânica. Vamos precisar usar (1) a relação
para encontrar o trabalho por ciclo e (2) a definição de potência como
.
Passo 2
A eficiência térmica
é a razão entre o trabalho útil
e o calor recebido
. Logo,
Substituindo
e
J, temos
de trabalho realizado em cada ciclo.
Passo 3
A potência média fornecida pelo motor é a razão entre o trabalho por ciclo e o tempo de cada ciclo. Assim,
com
J e
s. Portanto,
Passo 4
Resposta
A potência fornecida por esse motor é
W.