Uma máquina de vapor foi projetada para operar entre duas fontes térmicas, a fonte quente e a fonte fria, e para trabalhar segundo o ciclo de Carnot. Sabe-se que a temperatura da fonte quente é de 127^circ C e que a máquina retira, a cada ciclo, 600 J desta fonte, alcançando um rendimento máximo igual a 0,25 . O trabalho realizado pela máquina, por ciclo, e a temperatura da fonte fria são, respectivamente:
a) 240 Je 95^circ C
b) 150 Je 27^circ C
c) 15 Je 95^circ C
d) 90 Je 27^circ C

Passo 1

O enunciado descreve uma máquina de Carnot que opera entre duas fontes térmicas: a fonte quente a 127^circC e a fonte fria de temperatura Tc desconhecida. A cada ciclo a máquina retira Qh=600 J da fonte quente e atinge rendimento máximo eta=0,25. Precisamos calcular o trabalho W por ciclo e determinar Tc. Para isso usaremos a definição de rendimento de máquina térmica e a fórmula do rendimento de Carnot.

Passo 2

O rendimento de uma máquina térmica é dado por
eta = WQh
Isolando W, temos
W = eta,Qh = 0,25 times 600 J = 150 J

Passo 3

Para uma máquina de Carnot vale
eta = 1 - TcTh
Primeiro convertemos a temperatura da fonte quente para Kelvin:
Th = 127^circC + 273 = 400 K
Em seguida,
Tc = Th,l(1 - etar) = 400 K times (1 - 0,25) = 300 K,
o que corresponde a
Tc = 300 K - 273 = 27^circC

Resposta

(b)

Exercícios relacionados