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 27^circ C. Determine os rendimentos de primeira e segunda lei da termodinâmica. R: 0 , 5 0 , 6 2 5

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:
  • 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:
etaI = WQh = 3 kW6 kW = 0,5
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:
etaC = 1 - TcTh = 1 - 300 K1500 K = 1 - 0,2 = 0,8
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:
etaII = etaIetaC = 0,50,8 = 0,625
Isso quer dizer que nosso motor está usando 62,5% do potencial teórico máximo.

Resposta

Rendimento de primeira lei:
Rendimento de segunda lei:

Exercícios relacionados