Uma máquina térmica recebe 350 J de energia de um reservatório quente e realiza
de trabalho em cada ciclo. Encontre (a) a eficiência da máquina e (b) a energia fornecida para o reservatório frio em cada ciclo.
Passo 1
Beleza, vamos recapitular o que o enunciado pede e quais conceitos vamos usar.
Enunciado: Uma máquina térmica recebe de energia de um reservatório quente e realiza
de trabalho em cada ciclo. Precisamos achar:
(a) a eficiência da máquina;
(b) a energia que sai para o reservatório frio a cada ciclo.
Enunciado: Uma máquina térmica recebe
(a) a eficiência
(b) a energia
Conteúdo: Termodinâmica básica – primeira lei (conservação de energia) e definição de eficiência térmica. Para resolver, vamos usar:
- Eficiência
. - Primeira lei para ciclo:
.
Passo 2
Vamos achar a eficiência
.
Teoria: eficiência é a razão entre o trabalho útil que sai da máquina e a energia que ela recebe do banho quente. Em fórmula:
Teoria: eficiência é a razão entre o trabalho útil que sai da máquina e a energia que ela recebe do banho quente. Em fórmula:
Aqui,
é o trabalho produzido e
é o calor absorvido do reservatório quente.
Passo 3
Substituindo os valores:
Em porcentagem, multiplica por 100:
Passo 4
Agora, vamos determinar
, o calor que vai para o reservatório frio.
Teoria: pela primeira lei da termodinâmica num ciclo, toda energia recebida ou vira trabalho
ou é rejeitada como calor frio
. Ou seja:
Teoria: pela primeira lei da termodinâmica num ciclo, toda energia recebida
Basta isolar
:
Passo 5
Substituindo valores em
:
Resposta
(a) A eficiência da máquina é
.
(b) A energia fornecida ao reservatório frio em cada ciclo é .
(b) A energia fornecida ao reservatório frio em cada ciclo é