(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:
O valor do trabalho gerado;

Passo 1

Beleza, amigo! O enunciado diz que a gente tem uma máquina de Carnot que retira calor de um reservatório quente a 100 °C e descarrega 250 J de calor num reservatório frio a 30 °C. A meta é descobrir quanto de trabalho ela gera por ciclo.
Conteúdo: Termodinâmica – Ciclo de Carnot.
O que vamos precisar:
  • Converter temperaturas de °C para K.
  • Saber a eficiência de Carnot: .
  • Usar a relação e a definição de trabalho .

Passo 2

Primeiro, converte as temperaturas para Kelvin:
Th = 100 ^circC + 273 = 373,K, Tc = 30 ^circC + 273 = 303,K
Na máquina de Carnot vale
QcQh = TcTh
Como a gente já sabe que joga para o frio Qh = QctimesThTc , podemos achar o calor extraído da fonte quente :

Passo 3

Vamos aos números:
Qh = 250,J times 373303 approx 250 times 1,2307 approx 307,7,J
O trabalho por ciclo é a diferença entre o que entra e o que sai de calor:
W = Qh - Qc approx 307,7,J - 250,J approx 57,7,J

Resposta

O trabalho gerado por ciclo é aproximadamente .

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