(1,2) Uma máquina de Carnot retira 4000 J de calor de um reservatório térmico com temperatura T_{Q}= 600 K e libera calor em um reservatório térmico com temperatura T_{F}=225 \mathrm{~K}. Quanto trabalho a máquina de Carnot realiza nesse processo?

Passo 1

O enunciado fala de uma máquina de Carnot que retira Q_{\text{Q}}=4000 J de um reservatório quente a T_{\text{Q}}=600 K e libera calor em um reservatório frio a T_{\text{F}}=225 K. Queremos descobrir o trabalho W realizado. Para isso, vamos usar a definição de eficiência térmica de um ciclo de Carnot e a relação entre o trabalho e o calor absorvido.

Passo 2

A eficiência térmica \eta de uma máquina de Carnot, que é o quociente entre o trabalho realizado e o calor absorvido, é dada por
\eta = 1 - \frac{T_{\text{F}}}{T_{\text{Q}}}

Passo 3

Agora substituímos as temperaturas dadas:
\eta = 1 - \frac{225}{600} = 1 - 0{,}375 = 0{,}625

Passo 4

Sabendo \eta, o trabalho W é simplesmente
W = \eta \, Q_{\text{Q}}

Passo 5

Substituindo \eta=0{,}625 e Q_{\text{Q}}=4000 J, temos
W = 0{,}625 \times 4000 = 2500\\ \text{J}

Resposta

2500 J

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