Uma máquina de Carnot recebe 150 kJ / s de calor de uma fonte quente a uma temperatura de 4250^circ C e rejeita calor para a fonte fria a 300^circ C. Calcule o trabalho requerido para este processo e o calor rejeitado.

Passo 1

O enunciado descreve uma máquina de Carnot que recebe Qin=150,kJ/s de calor de uma fonte quente a Thot=4250^circC e rejeita calor para uma fonte fria a Tcold=300^circC. Vamos calcular a potência de saída (trabalho por segundo) e o calor rejeitado usando a eficiência de Carnot e a primeira lei da termodinâmica.

Passo 2

Primeiro, convertemos as temperaturas de Celsius para Kelvin:
Thot = 4250 + 273 = 4523,K
Tcold = 300 + 273 = 573,K

Passo 3

A eficiência ideal de Carnot é
eta = 1 - TcoldThot
Substituindo os valores:
eta = 1 - 5734523 approx 0,8733

Passo 4

O trabalho por segundo extraído (potência de saída) é
W = eta , Qin
Como Qin=150,kJ/s, temos
W = 0,8733 times 150 approx 131,0,kJ/s

Passo 5

O calor rejeitado por segundo à fonte fria é dado por
Qout = Qin - W
Substituindo,
Qout = 150 - 131,0 approx 19,0,kJ/s

Resposta

O trabalho fornecido pela máquina é aproximadamente 131,0,kJ/s e o calor rejeitado é aproximadamente 19,0,kJ/s.

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