Questão 17
Em uma aula de termodinâmica, o professor aborda o funcionamento das máquinas térmicas, dispositivos que convertem calor em trabalho mecânico por meio de ciclos termodinâmicos. Uma usina termelétrica opera com uma máquina térmica ideal que realiza o ciclo de Carnot, trocando calor entre uma fonte quente a
e uma fonte fria a
. Sobre o rendimento e o funcionamento da máquina térmica, assinale a afirmativa correta.
A) O rendimento da máquina térmica é
se a temperatura da fonte fria for zero Kelvin, pois, nesse caso, todo o calor é convertido em trabalho.
B) O ciclo de Carnot é o ciclo mais eficiente possível para uma máquina térmica que opera entre duas temperaturas fixas, e o rendimento máximo é
.
C) O rendimento máximo da máquina térmica depende apenas da diferença entre as temperaturas da fonte quente e da fonte fria, sendo dado pela razão
.
D) O rendimento da máquina térmica é de
, pois a relação entre as temperaturas da fonte quente e fria determina que a metade do calor recebido é convertida em trabalho. GOVERNO
A) O rendimento da máquina térmica é
B) O ciclo de Carnot é o ciclo mais eficiente possível para uma máquina térmica que opera entre duas temperaturas fixas, e o rendimento máximo é
C) O rendimento máximo da máquina térmica depende apenas da diferença entre as temperaturas da fonte quente e da fonte fria, sendo dado pela razão
D) O rendimento da máquina térmica é de
Passo 1
O enunciado apresenta uma máquina térmica ideal que realiza o ciclo de Carnot entre uma fonte quente a
e uma fonte fria a
. O conteúdo é termodinâmica de ciclos reversíveis e queremos usar a expressão do rendimento máximo de Carnot,
Passo 2
Derivamos a fórmula do rendimento de uma máquina de Carnot com base no segundo princípio da termodinâmica:
Logo,
Passo 3
Substituindo
e
, temos
Passo 4
Analisando as alternativas:
A) Fala em se
. Pela fórmula daria
, mas
é inatingível, logo não faz sentido prático.
B) Afirma que o ciclo de Carnot é o mais eficiente entre duas temperaturas fixas e que . Isso está exatamente de acordo com a teoria de Carnot.
C) Diz que o rendimento depende apenas da diferença ; mas a fórmula envolve razão de temperaturas, não diferença.
D) Conclui corretamente , mas sua justificativa (“metade do calor recebido é convertida em trabalho”) é informal e não menciona o critério de reversibilidade e razão de temperaturas.
A) Fala em
B) Afirma que o ciclo de Carnot é o mais eficiente entre duas temperaturas fixas e que
C) Diz que o rendimento depende apenas da diferença
D) Conclui corretamente
Resposta
B) O ciclo de Carnot é o ciclo mais eficiente possível para uma máquina térmica que opera entre duas temperaturas fixas, e o rendimento máximo é
.