(FUNCERN/IFRN, Edital 01/2025) Uma indústria funciona como uma grande máquina térmica, com caldeira que atinge temperatura máxima de
. Considere que, como fonte fria, é utilizada a água corrente de um rio cuja temperatura média é de
e que o rendimento dessa máquina é de
do rendimento máximo. Diante da situação posta, é correto afirmar que a cada 100 joules fornecidos pela fonte quente, é realizado um trabalho de aproximadamente:
(a) 46 joules.
(b) 28 joules.
(c) 56 joules.
(d) 92 joules.
(a) 46 joules.
(b) 28 joules.
(c) 56 joules.
(d) 92 joules.
Passo 1
O enunciado descreve uma máquina térmica que opera entre uma fonte quente a
e uma fonte fria a
, e diz que o rendimento real é
do rendimento máximo (de Carnot). Precisamos calcular o trabalho realizado quando são fornecidos
J de calor pela fonte quente. Para isso, vamos usar a definição do rendimento de Carnot e depois aplicar o fator de
.
Passo 2
Primeiro convertemos as temperaturas para a escala Kelvin, já que a fórmula de Carnot exige isso:
Passo 3
O rendimento máximo (Carnot) é dado por
Substituindo, temos
Passo 4
Como o rendimento real é
de
, o rendimento efetivo é
(ou
).
Passo 5
Com
J de calor fornecido pela fonte quente, o trabalho realizado é
Resposta
(b) 28 joules.