Máquinas térmicas usam a energia de entrada na forma de calor, aproveitam parte dessa energia para realizar trabalho e eliminam o restante. De maneira análoga, uma pessoa pode ser vista como uma máquina térmica que usa uma entrada de energia interna, utiliza parte dela para realizar trabalho e elimina o resto como calor. Suponha que um atleta treinado possa funcionar como uma máquina térmica com uma eficiência de 0,11 . (a) Qual o módulo da energia interna que o atleta usa a fim de realizar
de trabalho? (b) Determine o módulo do calor que o atleta elimina. (Resp. (a)
; (b)
Passo 1
Oi! Vamos resolver esse exercício sobre máquinas térmicas, mas usando um atleta como exemplo. A ideia é entender como a energia que o atleta usa se divide entre o trabalho que ele realiza e o calor que ele elimina. A eficiência dada é 0,11, ou seja, 11%. Vamos calcular:
(a) A energia interna que o atleta usa para fazer
de trabalho.
(b) O calor que o atleta elimina.
Passo 2
Primeiro, precisamos lembrar o que é eficiência de uma máquina térmica. A eficiência (
) é a relação entre o trabalho realizado (
) e a energia total fornecida (
):
Queremos encontrar
, então vamos rearranjar a fórmula:
Passo 3
Agora, vamos substituir os valores que temos:
Fazendo a conta:
Passo 4
Para encontrar o calor eliminado (
), usamos a ideia de que a energia fornecida (
) é dividida entre o trabalho realizado (
) e o calor que sobra (
):
Rearranjando para encontrar
:
Substituindo os valores:
Resposta
(a) A energia interna usada é aproximadamente
.
(b) O calor eliminado é aproximadamente
.