Calcule o rendimento de uma máquina térmica que realiza um trabalho de 375 J e contém uma fonte fria que adiciona 600 J de calor.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para calcular o rendimento de uma máquina térmica. Isso faz parte da matéria de Termodinâmica, especificamente sobre como as máquinas convertem calor em trabalho. Para resolver isso, vamos precisar entender a fórmula do rendimento e usar as informações dadas sobre o trabalho realizado e o calor envolvido.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é o rendimento de uma máquina térmica. O rendimento (
) é uma medida de quão eficiente a máquina é em converter o calor em trabalho. A fórmula básica para calcular o rendimento é:
Onde:
-
é o trabalho realizado pela máquina. -
é o calor retirado da fonte quente.
Passo 3
No enunciado, nos dizem que a máquina realiza um trabalho de 375 J e que rejeita 600 J de calor para a fonte fria (
). Mas precisamos saber quanto de calor foi retirada da fonte quente (
).
Segundo a primeira lei da termodinâmica, que é a conservação de energia, temos:
Isso significa que o calor retirado da fonte quente é igual ao trabalho realizado mais o calor rejeitado para a fonte fria.
Passo 4
Vamos calcular
:
Então, a máquina retirou 975 J de calor da fonte quente.
Passo 5
Agora, podemos usar a fórmula do rendimento que mencionamos no Passo 2:
Passo 6
Fazendo a divisão:
Convertendo para porcentagem:
Resposta
O rendimento da máquina térmica é de aproximadamente 38,46%.