Enunciado

Uma máquina de Carnot opera entre dois reservatórios com temperaturas de 520   K e 300   K . a) Se a máquina recebe 6,45   k J de calor do reservatório a 520   K em cada ciclo, quantos joules por ciclo ela rejeita ao reservatório a 300   K ? b) Qual é o trabalho mecânico produzido pela maquina durante cada ciclo? c) Qual é a eficiência térmica da máquina?

Passo 1

a) Como temos as temperaturas dos reservatórios e o calor recebido Q H , podemos usar a equação do ciclo de Carnot para encontrarmos a temperatura do reservatório frio:

Q C Q H = T C T H

Substituindo os valores e isolando Q C :

Q C = Q H T C T H

Q C = 6,45 × 10 3   J   300   K 520   K

Q C = 3,72 × 10 3   J

Passo 2

b) O trabalho mecânico pode ser calculado usando a diferença entre o calor absorvido e o calor despejado:

W = Q H - | Q C |

Com os valores:

W = 6,45   10 3   J   - 3,72 × 10 3   J

O trabalho será:

W = 2,73 × 10 3   J

Passo 3

c) Usando a equação de eficiência:

e = W Q H

E substituindo os valores:

e = 2,73 × 10 3   J 6,45 × 10 3   J

e = 0,423 = 42,3 %

Resposta

a   3,72 × 10 3   J

b   W = 2,73 × 10 3   J

c   e = 0,423 = 42,3 %

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