Uma máquina térmica absorve
de um reservatório quente a
e fornece
para um reservatório frio a
em cada ciclo. (a) Qual é a eficiência da máquina? (b) Quanto trabalho é realizado pela máquina em cada ciclo? © Qual é a potência de saída da máquina se cada ciclo dura 0,300 s?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre uma máquina térmica que absorve e libera energia em diferentes reservatórios. Vamos usar conceitos de termodinâmica, como eficiência energética, trabalho realizado e potência. Para resolver, vamos precisar das fórmulas de eficiência, balanço de energia e potência.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a eficiência da máquina. A eficiência (
) é a relação entre o trabalho realizado (
) e a energia absorvida (
).
Mas como não temos o trabalho diretamente, vamos usar que a energia liberada ao reservatório frio (
) é igual à energia absorvida menos o trabalho realizado:
Passo 3
Vamos substituir os valores dados:
Calculando o trabalho:
Passo 4
Agora, calculamos a eficiência:
Passo 5
Próxima parte: quanto trabalho é realizado pela máquina em cada ciclo? Já calculamos isso no Passo 3:
Passo 6
Agora, vamos calcular a potência de saída. Potência (
) é o trabalho realizado por unidade de tempo. A fórmula é:
Onde:
Passo 7
Substituindo os valores:
Resposta
(a) A eficiência da máquina é de aproximadamente 29,4%.
(b) O trabalho realizado pela máquina em cada ciclo é de 0,50 kJ.
© A potência de saída da máquina é de aproximadamente 1667 W.