Uma máquina térmica opera entre dois reservatórios de calor com temperaturas constantes, onde recebe 5.000 J de calor da fonte quente por ciclo de operação. Também em cada ciclo de operação, 1.000 J são transferidos para a fonte fria. Sabendo que, em 10 segundos, a máquina térmica realiza 20 ciclos, qual é a potência (quantidade de energia por tempo) fornecida pela máquina?
20.000 W
80.000 W
8.000 W
40.000 W
4.000 W
20.000 W
80.000 W
8.000 W
40.000 W
4.000 W
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre uma máquina térmica que opera entre duas fontes de calor com temperaturas constantes. Ela recebe 5.000 J de calor da fonte quente em cada ciclo de operação e transfere 1.000 J para a fonte fria. Em 10 segundos, a máquina realiza 20 ciclos. Nosso objetivo é descobrir qual é a potência (ou seja, a quantidade de energia por tempo) fornecida pela máquina. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos básicos de energia, trabalho e potência.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar o trabalho realizado pela máquina em cada ciclo. O trabalho ($ W
Q_h
Q_c $):
Substituindo os valores fornecidos:
Então, a máquina realiza 4.000 Joules de trabalho por ciclo.
Passo 3
Agora, vamos calcular o trabalho total realizado nos 20 ciclos que a máquina completa em 10 segundos. Multiplicamos o trabalho por ciclo pelo número de ciclos:
Portanto, a máquina realiza 80.000 Joules de trabalho em 10 segundos.
Passo 4
Por fim, para encontrar a potência ($ P $), usamos a fórmula:
Substituindo os valores que já temos:
Resposta
8.000 W