(PUC Minas-2010 / Adaptado) Considere dois veículos de mesma massa, com motores de mesma potência: um equipado com motor elétrico com uma eficiência de
, e o outro equipado com motor a combustão, com uma eficiência de
. Admitindo-se ambos os veículos com uma massa de 500 kg , partindo do repouso, em uma estrada plana e retilínea, atingindo uma velocidade de
, é CORRETO afirmar que a quantidade de calor rejeitada pelos motores foi, respectivamente, de
A)
e
.
B)
e
.
C)
.
D)
e
.
A)
B)
C)
D)
Passo 1
Beleza, aqui o que o enunciado tá dizendo é: temos dois carros de mesma massa (500 kg), partindo do repouso e acelerando até 36 km/h, numa pista reta e plana. Um carro tem motor elétrico com eficiência de 90 % e o outro motor a combustão com eficiência de 25 %. A gente precisa descobrir quanto de calor cada motor rejeitou (isto é, a energia que não virou movimento). O assunto é Energia Cinética e eficiência de máquinas (primeiro princípio da Termodinâmica).
Passo 2
Primeiro cálculo massa e velocidade em unidades legais:
v = 36 km/h = 10 m/s
m = 500 kg
A variação de Energia Cinética é
v = 36 km/h = 10 m/s
m = 500 kg
A variação de Energia Cinética é
Esse é o trabalho útil (W) que cada motor gerou.
Passo 3
Agora vem a eficiência. Lembra: eficiência
= trabalho útil
dividido pela energia fornecida
.
Então
Então
E o calor rejeitado
é a diferença entre o que a gente colocou e o que virou trabalho:
Passo 4
Vamos pro motor elétrico (
):
Passo 5
Agora o motor a combustão (
):
Resposta
A quantidade de calor rejeitada foi, respectivamente,
2,8×10³ J (elétrico) e 7,5×10⁴ J (combustão).
2,8×10³ J (elétrico) e 7,5×10⁴ J (combustão).