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)