Uma máquina térmica ao realizar um ciclo, retira 20 Kcal de uma fonte quente e libera 72000 J para uma fonte fria. Qual o rendimento dessa máquina, considerando que 1 cal =4 J.

Passo 1

Beleza, então o enunciado diz: “Uma máquina térmica retira 20 kcal de uma fonte quente e libera 72 000 J para uma fonte fria. Qual é o rendimento dessa máquina?”
Conteúdo que estamos vendo: máquinas térmicas e eficiência (ou rendimento). A ideia principal é aplicar a 1ª lei da termodinâmica no ciclo e calcular o rendimento como a razão entre o trabalho realizado e o calor retirado da fonte quente. Vamos precisar converter calorias em joules, porque um Q está em kcal e o outro em J.

Passo 2

Primeiro, convertemos o calor extraído da fonte quente, 1 ,cal = 4,J e 1 ,kcal = 1000,cal , para joules.
Sabemos que
QH = 20,kcal ;times; 1000,calkcal ;times; 4,Jcal = 20 times 1000 times 4 ,J = 80,000,J
Então,

Passo 3

Agora, lembramos que o rendimento eta = WQH, de uma máquina térmica é dado por
W = QH - QC
onde W = 80,000,J - 72,000,J = 8,000,J é o trabalho que a máquina realiza. E pela 1ª lei num ciclo temos
eta = 8,000,J80,000,J = 0,1
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Substituindo em :

Resposta

O rendimento da máquina é
eta = 0,1 ou 10%

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