Um motor a diesel produz 2.200 J de trabalho mecânico e rejeita
de calor em cada ciclo. (a) Qual deve ser a quantidade de calor a ser fornecida para a máquina em cada ciclo? (b) Qual é a eficiência térmica da máquina?
RESP: a)
b)
RESP: a)
Passo 1
Vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um motor a diesel que realiza um certo trabalho mecânico e também rejeita uma quantidade de calor em cada ciclo. O conteúdo aqui está ligado à termodinâmica, especificamente ao primeiro e segundo princípios que lidam com energia e eficiência das máquinas térmicas. Para resolver, vamos precisar saber como relacionar o trabalho realizado, o calor rejeitado e o calor fornecido, além de calcular a eficiência térmica.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a primeira lei da termodinâmica, que é basicamente a conservação da energia. Ela nos diz que a energia fornecida ao sistema (neste caso, o calor fornecido
) é usada para realizar trabalho
e para rejeitar calor
. A equação fica assim:
Passo 3
Agora vamos substituir os valores que a questão nos deu. Sabemos que o trabalho mecânico
é de 2.200 J e o calor rejeitado
é de 4.300 J. Substituindo na equação:
Passo 4
Agora, para encontrar a eficiência térmica da máquina, usamos a fórmula:
Isso nos diz qual porcentagem da energia fornecida está sendo convertida em trabalho útil.
Passo 5
Vamos calcular a eficiência usando os valores que encontramos:
Arredondando, temos aproximadamente 34%.
Resposta
a)
b)
b)