Questão 3) Uma máquina de Carnot opera entre as temperaturas
e
. A máquina realiza
de trabalho em cada ciclo.
a) (7 pontos). Determine o rendimento da máquina.
b) ( 8 pontos). Determine as quantidades de energia
e
, as quais correspondem às quantidades fornecida e forma de calor ao reservatório quente e cedida em forma de calor ao reservatório frio, a cada ciclo.
c) ( 10 pontos). De quanto varia a entropia da substância de trabalho devido à energia recebida da fonte que De quanto varia a entropia da substância de trabalho devido à energia cedida à fonte fria?
a) (7 pontos). Determine o rendimento da máquina.
b) ( 8 pontos). Determine as quantidades de energia
c) ( 10 pontos). De quanto varia a entropia da substância de trabalho devido à energia recebida da fonte que De quanto varia a entropia da substância de trabalho devido à energia cedida à fonte fria?
Passo 1
O enunciado apresenta uma máquina de Carnot operando entre duas fontes térmicas a
(fonte quente) e
(fonte fria), realizando trabalho por ciclo de
. Vamos aplicar conceitos de termodinâmica: a) rendimento de Carnot; b) balanço de energia para achar
e
; c) variação de entropia da substância de trabalho em cada troca de calor.
Passo 2
O rendimento de uma máquina de Carnot é
Substituindo os valores:
Passo 3
Num ciclo reversível de Carnot vale
Isolando
e
:
Passo 4
Substituindo
e
:
Passo 5
Em um ciclo reversível a variação de entropia da substância de trabalho é nula, mas cada troca de calor gera
Numericamente:
Resposta
a)
(ou
).
b) e
c)
b)
c)