(QUESTÃO DA P1 DE 2023) Uma máquina de Carnot é utilizada (hipoteticamente) para gerar trabalho e girar uma roda. Para isso, conta com dois reservatórios de calor, a
e
, respectivamente. Além disso, consegue trocar 250 J de calor com a fonte fria a cada ciclo. Calcule:
A eficiência dessa máquina;
A eficiência dessa máquina;
Passo 1
Beleza, então o enunciado diz que temos uma máquina de Carnot trabalhando com dois reservatórios: um quente a 100 °C e um frio a 30 °C. A pergunta é só “calcule a eficiência dessa máquina”. Isso é Termodinâmica, mais especificamente máquinas térmicas reversíveis (Carnot). Pra resolver, vamos precisar:
- Converter as temperaturas de °C para Kelvin.
- Saber a fórmula da eficiência de Carnot: η = 1 – Tc/Th.
Passo 2
Primeiro, converte Celsius em Kelvin porque a fórmula exige escala absoluta:
Th = 100 °C + 273 = 373 K
Tc = 30 °C + 273 = 303 K
Th = 100 °C + 273 = 373 K
Tc = 30 °C + 273 = 303 K
Passo 3
A teoria manda que a eficiência (η) de uma máquina de Carnot é dada por
onde
e
estão em Kelvin.
Passo 4
Agora é só substituir:
Calcula o número:
Resposta
A eficiência da máquina de Carnot é aproximadamente
, ou seja, 18,7 %.