Um motor de carro queima 4 kg de combustível a uma temperatura 1500 K e rejeita calor para uma fonte fria a 750 K . Admita que o poder calorifico do motor é 35000
e determine a quantidade máxima de energia que pode ser fornecido pelo motor.
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um motor de carro que queima 4 kg de combustível a uma temperatura de 1500 K e rejeita calor para uma fonte fria a 750 K. O poder calorífico do combustível é de 35000
. A matéria envolvida aqui é termodinâmica, especificamente o conceito de eficiência de motores térmicos. Para resolver, vamos precisar calcular a quantidade total de calor fornecido pelo combustível e depois aplicar a eficiência máxima possível para determinar a energia que o motor pode fornecer.
Passo 2
Vamos calcular a quantidade total de calor fornecido pelo combustível. O poder calorífico nos diz quanta energia é liberada por kg de combustível queimado. Então, multiplicamos o poder calorífico pela massa do combustível:
Passo 3
Agora, precisamos determinar a eficiência máxima que o motor pode ter. Segundo o ciclo de Carnot, que representa a eficiência máxima possível para um motor térmico operando entre duas temperaturas, a eficiência (
) é dada por:
Onde:
-
é a temperatura da fonte fria (750 K) -
é a temperatura da fonte quente (1500 K)
Substituindo os valores:
Passo 4
Com a eficiência conhecida, podemos calcular a quantidade máxima de energia que o motor pode fornecer. Multiplicamos a eficiência pelo calor total fornecido:
Resposta
A quantidade máxima de energia que pode ser fornecida pelo motor é de 70000 kJ.