(
ponto) Uma máquina térmica opera entre dois reservatórios térmicos, um a 600 K e outro a 300 K , realizando um trabalho útil de 1500 J por ciclo. (a) Qual é o rendimento máximo teórico dessa máquina, segundo a eficiência de Carnot? (b) Qual deve ser a quantidade mínima de calor absorvida da fonte quente em cada ciclo para realizar esse trabalho útil?
Passo 1
O enunciado descreve uma máquina térmica que opera entre um reservatório quente a
e um reservatório frio a
, produzindo trabalho útil de
por ciclo. Precisamos determinar (a) o rendimento máximo teórico, dado pelo ciclo de Carnot, e (b) a quantidade mínima de calor
que deve ser absorvida da fonte quente para fornecer esse trabalho. Para isso usaremos:
e a relação entre trabalho e calor absorvido
e a relação entre trabalho e calor absorvido
Passo 2
Calcular o rendimento máximo de Carnot, usando
Substituindo
e
, temos
Passo 3
Determinar a quantidade mínima de calor
absorvida da fonte quente a partir de
Logo,
Resposta
(a)
.
(b) .
(b)