Um motor térmico recebe 6 kW de calor de um reservatório térmico a 1500 K e produz 3 kW de potência. O reservatório frio está a
. Determine os rendimentos de primeira e segunda lei da termodinâmica. R:
Passo 1
Então, temos um motor térmico que absorve
de um reservatório quente a
, entrega potência
, e rejeita calor para um reservatório frio a
.
Conteúdo: termodinâmica, eficiência de primeira lei (rendimento energético) e eficiência de segunda lei (comparação com o ciclo de Carnot).
O que vamos precisar:
Conteúdo: termodinâmica, eficiência de primeira lei (rendimento energético) e eficiência de segunda lei (comparação com o ciclo de Carnot).
O que vamos precisar:
- Definição de rendimento de primeira lei:
. - Definição de rendimento de Carnot:
. - Definição de rendimento de segunda lei:
.
Passo 2
Calcular o rendimento de primeira lei, que é só a razão entre o trabalho útil e o calor fornecido:
Isso significa que o motor converteu 50% da energia de calor em trabalho.
Passo 3
Agora, o rendimento máximo possível (Carnot) depende só da temperatura dos reservatórios:
Esse 80% é o teto que qualquer motor térmico poderia atingir entre essas temperaturas.
Passo 4
Por fim, a eficiência de segunda lei compara o rendimento real com o ideal de Carnot:
Isso quer dizer que nosso motor está usando 62,5% do potencial teórico máximo.
Resposta
Rendimento de primeira lei:
Rendimento de segunda lei:
Rendimento de segunda lei: