Certa máquina térmica, operando em um ciclo de Carnot, absorve 410 J de calor por ciclo em seu reservatório quente a
e possui eficiência térmica de
. (a) Quanto trabalho essa máquina realiza por ciclo? (b) Quanto calor essa máquina rejeita a cada ciclo? © Qual é a temperatura do reservatório frio? (d) Em quanto a máquina varia a entropia do universo a cada ciclo? (e) Que massa da água essa máquina poderia bombear por ciclo a partir de um poço de
de profundidade?
Passo 1
Vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma máquina térmica que opera em um ciclo de Carnot. Ela absorve 410 J de calor do reservatório quente a uma temperatura de
e tem uma eficiência térmica de 22,0%. Para resolver os itens (a) a (e), vamos precisar entender conceitos como eficiência térmica, trabalho realizado, calor rejeitado, temperaturas dos reservatórios, entropia e energia para bombear água.
Passo 2
Item (a): Quanto trabalho essa máquina realiza por ciclo?
A eficiência térmica (
) de uma máquina térmica é dada pela relação entre o trabalho realizado (
) e o calor absorvido (
):
Queremos encontrar o trabalho
. Rearranjando a fórmula:
Substituindo os valores fornecidos:
Resposta
(a) A máquina realiza um trabalho de
por ciclo.