Uma máquina de Carnot opera entre
e
, absorvendo
por ciclo na temperatura mais alta.
Qual é a eficiência da máquina?
Qual é o trabalho por ciclo que essa máquina é capaz de realizar?
Qual é a eficiência da máquina?
Qual é o trabalho por ciclo que essa máquina é capaz de realizar?
Passo 1
Então, a gente tem uma máquina de Carnot que está operando entre duas temperaturas: 23°C e 115°C. A máquina absorve
J por ciclo na temperatura mais alta. Vamos calcular a eficiência dessa máquina e o trabalho que ela realiza por ciclo. Para isso, vamos precisar saber sobre a eficiência térmica de máquinas de Carnot e como calcular o trabalho realizado a partir do calor absorvido.
Passo 2
Primeiro, precisamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin, porque nas fórmulas de termodinâmica, usamos a escala Kelvin. A conversão é simples: $ K = °C + 273,15 $.
Então:
Passo 3
A eficiência (
) de uma máquina de Carnot é dada pela fórmula:
Onde
e
são as temperaturas da fonte fria e quente, respectivamente, em Kelvin.
Passo 4
Substituindo os valores que calculamos:
Isso significa que a eficiência é de 23,7%.
Passo 5
Agora, para encontrar o trabalho (
) realizado por ciclo, usamos a relação entre o calor absorvido (
), a eficiência e o trabalho:
Rearranjando para encontrar
:
Passo 6
Substituindo os valores que temos:
Arredondando, o trabalho por ciclo é aproximadamente
J.
Resposta
A eficiência da máquina é de 23,7% e o trabalho realizado por ciclo é de aproximadamente
J.