Uma máquina térmica recebe 350 J de energia de um reservatório quente e realiza 25,0 J 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.
Conteúdo: Termodinâmica básica – primeira lei (conservação de energia) e definição de eficiência térmica. Para resolver, vamos usar:
  1. Eficiência .
  2. Primeira lei para ciclo: .

Passo 2

Vamos achar a eficiência eta = WQh .
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:
eta = 25,0 J350 J = 0,07143ldots
Em porcentagem, multiplica por 100:
eta = 0,07143 times 100% = 7,14%

Passo 4

Agora, vamos determinar Qh = W + Qc , o calor que vai para o reservatório frio.
Teoria: pela primeira lei da termodinâmica num ciclo, toda energia recebida Qc = Qh - W ou vira trabalho ou é rejeitada como calor frio . Ou seja:
Basta isolar :

Passo 5

Substituindo valores em Qc = 350 J - 25,0 J = 325 J :

Resposta

(a) A eficiência da máquina é .
(b) A energia fornecida ao reservatório frio em cada ciclo é .

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