Uma máquina térmica opera segundo o ciclo de Carnot entre as temperaturas de 500 K e 300 K , recebendo 2000 J de calor da fonte quente. O calor rejeitado para a fonte fria e o trabalho realizado pela máquina, em joules, são, respectivamente:
a) 500 e 1500
b) 700 e 1300
c) 1000 e 1000
d) 1200 e 800
e) 1400 e 600
a) 500 e 1500
b) 700 e 1300
c) 1000 e 1000
d) 1200 e 800
e) 1400 e 600
Passo 1
O enunciado diz que temos uma máquina térmica operando segundo o ciclo de Carnot entre as temperaturas da fonte quente
e da fonte fria
, recebendo da fonte quente um calor
. Pergunta-se qual o calor rejeitado
e o trabalho
realizado. Vamos usar a eficiência de Carnot e a conservação de energia no ciclo.
Passo 2
A eficiência de uma máquina de Carnot é dada por
Substituindo
e
,
Passo 3
O trabalho
realizado pela máquina é a fração
do calor fornecido
:
Passo 4
Pela primeira lei da termodinâmica (conservação de energia), o calor rejeitado
é a diferença entre o calor recebido e o trabalho realizado:
Passo 5
Comparando com as alternativas, o par
corresponde à letra (d).
Resposta
(d) 1200 e 800