Uma máquina térmica efetua 20 ciclos a cada 4,0 s. Em cada ciclo, ela retira 1,2 kcal de uma fonte a alta temperatura e cede 0,8 kcal para a fonte fria. Considerando 1 cal=4,2 J, determine:
Qual é o trabalho realizado pelo motor da máquina em cada ciclo?

Passo 1

Beleza, então o enunciado diz que a gente tem uma máquina térmica que faz 20 ciclos em 4,0 s. Em cada ciclo ela retira 1,2 kcal da fonte quente e entrega 0,8 kcal pra fonte fria. A matéria aqui é Termodinâmica básica, mais especificamente a Primeira Lei (conservação de energia) aplicada a máquinas térmicas. Vamos precisar:
  • Entender que o trabalho por ciclo é a diferença entre o calor recebido e o calor cedido.
  • Converter calorias em joules usando a relação .

Passo 2

A Primeira Lei da Termodinâmica, pra uma máquina que faz ciclos, diz que o trabalho realizado W = Qh - Qc é a diferença entre o calor que entra Qh = 1,2kcal, Qc = 0,8kcal e o calor que sai W = 1,2 - 0,8 = 0,4kcal :
Aqui temos:
Então em kcal:

Passo 3

Só falta passar de kcal pra joules. Primeiro lembrando que W = 0,4kcaltimes 1000calkcaltimes 4,2Jcal , e cada caloria vale W = 0,4 times 1000 times 4,2 = 400 times 4,2 = 1680J . Logo:
Fazendo a conta:

Resposta

O trabalho realizado pelo motor em cada ciclo é .

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