Uma máquina térmica transfere 2,00 x 10³ J de um reservatório quente durante um ciclo enquanto manda 1,50 x 10³ J para um reservatório frio. A eficiência desta máquina vai ser de:
a.10 %
b.20 %
c.25 %
d.30 %
e.35 %

Passo 1

Vamos dar uma olhada no que o problema está nos dizendo! Uma máquina térmica está transferindo 2,00 times 10^3 , J de um reservatório quente durante um ciclo e manda 1,50 times 10^3 , J para um reservatório frio. Nosso objetivo aqui é descobrir qual é a eficiência dessa máquina. Para isso, vamos precisar entender como calcular a eficiência de uma máquina térmica usando conceitos básicos de termodinâmica.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é eficiência ( eta) em uma máquina térmica. A eficiência mede o quão bem a máquina converte energia térmica em trabalho útil. A fórmula para calcular a eficiência é:
eta = WQH
Onde:
  • W é o trabalho realizado pela máquina.
  • QH é a quantidade de calor retirada do reservatório quente.

Passo 3

No problema, não temos o valor direto do trabalho W, mas podemos descobri-lo usando a primeira lei da termodinâmica, que nos diz que a energia total é conservada. Isso significa que o calor retirado do reservatório quente ( QH) é usado para fazer trabalho ( W) e também para transferir calor para o reservatório frio ( QC):
QH = W + QC

Passo 4

Vamos reorganizar essa equação para encontrar W:
W = QH - QC
Agora, substituindo os valores fornecidos:
W = 2,00 times 10^3 , J - 1,50 times 10^3 , J = 0,50 times 10^3 , J
Então, W = 500 , J.

Passo 5

Agora que temos o valor do trabalho W, podemos calcular a eficiência usando a fórmula que mencionamos anteriormente:
eta = WQH = 500 , J2000 , J = 0,25
Para expressar a eficiência em porcentagem, multiplicamos por 100:
eta = 0,25 times 100% = 25%

Resposta

A eficiência da máquina térmica é de 25%, correspondendo à opção c. 25%.

Exercícios relacionados