Um motor a diesel produz 2.200 J de trabalho mecânico e rejeita 4.300 J 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) 6500 J b) 34 %

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 Qfornecido = W + Qrejeitado ) 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 Qfornecido = 2.200,J + 4.300,J = 6.500,J 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:
Eficiência (eta) = ( WQfornecido ) times 100% ê
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:
eta = ( 2.200,J6.500,J ) times 100% approx 33,85%
Arredondando, temos aproximadamente 34%.

Resposta

a)
b)

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