A eficiência de um motor de automóvel é
quando o motor realiza um trabalho de
por ciclo. Suponha que o motor seja uma máquina térmica ideal. Determine (a) a energia
que o motor ganha por ciclo em forma de calor graças à queima de combustível e (b) a energia
que o motor perde por ciclo em forma de calor dissipado. Se uma regulagem do motor aumenta a eficiência para
, qual é o novo valor © de
e (d) de
para o mesmo valor do trabalho realizado por ciclo?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado fala sobre a eficiência de um motor de automóvel e nos pede para calcular algumas energias envolvidas no ciclo do motor. Vamos utilizar conceitos de máquinas térmicas e eficiência térmica. Precisaremos entender que eficiência térmica é a relação entre o trabalho realizado pelo motor e a energia total absorvida na forma de calor.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a fórmula da eficiência térmica (
) de uma máquina térmica ideal:
Onde:
-
é a eficiência (em decimal), -
é o trabalho realizado, -
é a energia absorvida na forma de calor.
Estamos dando que
e
. Queremos encontrar
.
Passo 3
Rearranjando a fórmula para encontrar
:
Substituindo os valores:
Passo 4
Agora, para encontrar a energia perdida (
), usamos a relação:
Substituindo os valores que já temos:
Passo 5
Agora, o enunciado diz que a eficiência aumenta para
. Queremos encontrar os novos valores de
e
mantendo o mesmo trabalho de
.
Primeiro, calculamos o novo
:
Passo 6
Agora, calculamos o novo
:
Resposta
(a)
(b)
©
(d)
(b)
©
(d)
Exercícios relacionados
A pressão e o volume iniciais de um gás diatômico ideal são
e
. Determine: (a) o trabalho
realizado pelo gás e (b) a variação
da energia interna se o gás sofre uma expansão adiabática até atingir o volume
. Suponha que as moléculas giram, mas não oscilam, durante o processo.
Trêes mols de um gás diatômico inicialmente a 200 K realizam o seguinte ciclo: o gás é (1) aquecido a volume constante até 700 K , (2) liberado para se expandir isotermicamente até a pressão inicial, (3) contraído a pressão constante para o estado inicial. Supondo que as moléculas do gás nem giram nem oscilam determine, respectivamente, a energia líquida transferida para o gás em forma de calor, o trabalho líquido realizado pelo gás e a eficiência do ciclo.
a. e
b. e
c. e
d. e
e. nenhuma da demais alternativas
a.
b.
c.
d.
e. nenhuma da demais alternativas
Data: 03/11/2020
Nome:
2. Um capacitor de placas paralelas tem placas de área e afastamento
, sendo carregado com ma diferença de potencial
. A bateria de alimentação é, então, desligada e as placas são afastadas até uma distância
. Determine a expressão em termos de
e
para (a) a nova diderença de potencial, (b) as energias armazenadas inicial e final e © o trabalho requerido para separa as placas. ( 3,0 pontos)
Nome:
2. Um capacitor de placas paralelas tem placas de área
Uma célula solar gera uma diferença de potencial de
quando conectada a um resistor de
e diferença de potencial de
quando conectada a um resistor de
. Quais são a) a
resistência interna e b) a fem da célula solar? c) A área da célula é de e a intensidade da luz que a atinge é de
. Qual é a eficiência da célula em converter energia da luz em energia interna no resistor de 1000 2 ?
resistência interna e b) a fem da célula solar? c) A área da célula é de