Enunciado

Uma máquina de Carnot de 500 W opera entre fontes de calor a temperaturas constantes de 100 ° C e 60 ° C . Qual é a taxa com a qual a energia é ( a ) absorvida pela máquina na forma de calor e ( b ) rejeitada pela máquina na forma de calor?

Passo 1

A potência dessa máquina é P = 500 W e pode ser descrita como a energia consumida por unidade de tempo, então W = P . t

O rendimento é dado pela seguinte relação:

ϵ = 1 - T F T Q = 1 - 333 373 = 0,11

Sabemos também que ϵ = W Q Q    

Assim a taxa com que a máquina absorve calor é:

W = ϵ . Q Q

P . t = ϵ . Q Q

Q Q t = P ϵ = 500 0,11 = 4,5 k J / s

Passo 2

A taxa com que rejeita pode ser obtida utilizando a taxa com a qual a máquina absorve. Temos a seguinte relação entre as temperaturas e os calores:

Q F Q Q = T F T Q

Q F = Q Q . T F T Q

Dividindo pelo tempo dos dois lados temos:

Q F t = Q Q t . T F T Q = 4,5   k J s . 333 373 = 4,05   k J / s

Resposta

( a ) 4,5 k J / s

b 4,05 k J / s

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