Uma máquina térmica abosorve
e libera
de calor em cada ciclo. Calcule:
a) O rendimento e
b) o trabalho efetuado pela máquina em cada ciclo
a) O rendimento e
b) o trabalho efetuado pela máquina em cada ciclo
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre máquina térmica juntos! A questão fala que uma máquina térmica absorve 52,4 kJ de calor e libera 36,2 kJ em cada ciclo. A gente vai calcular duas coisas:
a) O rendimento da máquina.
b) O trabalho que a máquina realiza em cada ciclo.
Pra isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente as fórmulas do rendimento de uma máquina térmica e a relação entre calor absorvido, calor liberado e trabalho realizado.
a) O rendimento da máquina.
b) O trabalho que a máquina realiza em cada ciclo.
Pra isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente as fórmulas do rendimento de uma máquina térmica e a relação entre calor absorvido, calor liberado e trabalho realizado.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é rendimento. O rendimento (
) de uma máquina térmica é uma medida de quão eficiente ela é em converter o calor absorvido em trabalho útil. A fórmula para calcular o rendimento é:
onde:
-
é o trabalho realizado pela máquina. -
é o calor absorvido pela máquina.
Mas também podemos expressar o rendimento de outra forma, usando os calores absorvido (
) e liberado (
):
Vamos usar essa segunda fórmula para facilitar os cálculos.
Passo 3
Agora, vamos calcular o rendimento (
) usando os valores fornecidos:
Primeiro, fazemos a divisão:
Então:
Convertendo para porcentagem:
Passo 4
Agora, vamos calcular o trabalho realizado pela máquina em cada ciclo. A relação entre o trabalho, o calor absorvido e o calor liberado é dada pela primeira lei da termodinâmica:
Substituindo os valores:
Resposta
a) O rendimento da máquina é de aproximadamente 30,99%.
b) O trabalho realizado pela máquina em cada ciclo é 16,2 kJ.