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 kJ / kg 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 kJ / kg. 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:
Q = m times Qm = 4, kg times 35000, kJ/kg = 140000, kJ

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 ( eta) é dada por:
eta = 1 - TcTh
Onde:
  • Tc é a temperatura da fonte fria (750 K)
  • Th é a temperatura da fonte quente (1500 K)
Substituindo os valores:
eta = 1 - 7501500 = 1 - 0.5 = 0.5 ou 50%

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:
W = eta times Q = 0.5 times 140000, kJ = 70000, kJ

Resposta

A quantidade máxima de energia que pode ser fornecida pelo motor é de 70000 kJ.

Exercícios relacionados