(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 100 ^circ C e 30^circ C, respectivamente. Além disso, consegue trocar 250 J de calor com a fonte fria a cada ciclo. Calcule:
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

Passo 3

A teoria manda que a eficiência (η) de uma máquina de Carnot é dada por
η = 1 - TcTh
onde e estão em Kelvin.

Passo 4

Agora é só substituir:
η = 1 - 303373
Calcula o número:
303373 approx 0,8126
η = 1 - 0,8126 = 0,1874

Resposta

A eficiência da máquina de Carnot é aproximadamente , ou seja, 18,7 %.

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