Uma máquina térmica absorve 52 kcal de calor e libera 36 kcal de calor a cada ciclo. Calcule a) o rendimento e b) o trabalho realizado em quilocalorias por ciclo.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre máquinas térmicas! A questão fala que uma máquina absorve 52 kcal de calor e libera 36 kcal a cada ciclo. Vamos precisar entender de termodinâmica, especificamente sobre rendimento térmico e trabalho realizado. Para isso, vamos usar algumas fórmulas básicas que explicam como a energia é transformada nessas máquinas.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular o trabalho realizado pela máquina em cada ciclo. Em uma máquina térmica, o trabalho $ W $ realizado é a diferença entre o calor absorvido $ Q_{in} $ e o calor liberado $ Q_{out} $. A fórmula é:
Passo 3
Substituindo os valores que temos:
Então, a máquina realiza 16 kcal de trabalho por ciclo.
Passo 4
Agora, vamos calcular o rendimento da máquina térmica. O rendimento $ \eta $ mede a eficiência com que a máquina converte o calor absorvido em trabalho. A fórmula para o rendimento é:
Isso significa que vamos dividir o trabalho realizado pelo calor absorvido e multiplicar por 100 para obter a porcentagem.
Passo 5
Substituindo os valores que encontramos:
Então, o rendimento da máquina é de aproximadamente 30,77%.
Resposta
a) O rendimento da máquina térmica é de aproximadamente 30,77%.
b) O trabalho realizado por ciclo é de 16 kcal.