li O reservatório quente de uma máquina térmica consiste em vapor a 100ºC, enquanto o reservatório frio é gelo a 0ºC. Em 1.0 h de operação, 10 kg de vapor condensam e 55 kg de gelo derretem.

Qual é a potência de saída da máquina?

Passo 1

Opa galeeeeera! Hoje vamos calcular a potencia de uma maquina térmica.

Para calcular essa potencia precisamos lembrar da definição:

P = W t

Onde P é a potencia, W é o trabalho e t é o tempo necessário para realizar este trabalho.

E lembrado que o calor especifico da água é de 1 cal/g.°C, do gelo é 0.5 cal/g.°C de e o calor latente de fusão da água é de 80 cal/g.

Passo 2

Sabemos que a energia se conserva, então a energia que entra na maquina ( Q q ) é gasta ou como trabalho ( W ) ou como degeto na fonte fria ( Q f ). Isto pode ser expressado na equação:

Q q = W + Q f

Passo 3

Sabemos que o calor latente de fusão da água é de 80 cal/g e o de evaporação é de 540 cal/g, assim podemos descobrir a quantidade de calor da fonte quente e da fonte fria:

Q = m L

Q q = 10000 ⋅ 540 = 54 ⋅ 10 5   c a l

Q f = 55000 ⋅ 80 = 44 ⋅ 10 5   c a l

Aplicando estes valores na equação do passo 2:

54 ⋅ 10 5 = W + 44 ⋅ 10 5

W = 10 6   c a l

Passo 4

Substituindo na equação da potencia:

P = 10 6 3600 = 277.78   c a l / s

Resposta

P = 277.78   c a l / s

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