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Uma máquina real opera entre dois reservatórios térmicos com da eficiência de uma máquina térmica de Carnot operando entre os mesmos dois reservatórios. Esta máquina real tem uma potencia de saída de e descarrega calor no reservatório de baixa temperatura, que está a , a uma taxa de . A temperatura do outro reservatório é:
Passo 1
A eficiência de uma máquina de Carnot é dada por:
Nós sabemos, pelo enunciado, a temperatura da fonte fria: Passando pra Kelvins:
Assim:
Passo 2
A eficiência dessa máquina real é da eficiência da máquina de Carnot, então:
Passo 3
A eficiência da máquina também pode ser dada por:
Mas podemos escrever isso em função das taxas( só derivar em cima e embaixo em relação ao tempo):
A potência de saída( vale e a máquina despeja no reservatório de baixa temperatura Assim:
Assim, a eficiência é:
Passo 4
Comparando com a outra fórmula:
Rearranjando:
Opa. Descobrimos a temperatura. Passando pra celsius:
Assim:
d)
Resposta
d)