Um motor térmico realiza, por ciclo, o trabalho líquido de 50 kJ . Para tal, recebe energia por calor de um reservatório quente 80 kJ . Qual é o seu rendimento? Qual é a quantidade de calor rejeitada para o reservatório frio? Resp.
Passo 1
Então, a gente tem um motor térmico que, em cada ciclo, realiza um trabalho líquido de 50 kJ. Para isso, ele recebe uma quantidade de calor de um reservatório quente de 80 kJ. Nosso objetivo aqui é descobrir duas coisas: qual é o rendimento desse motor e quanto calor ele rejeita para o reservatório frio. Vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente sobre eficiência de motores térmicos, para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre rendimento térmico. O rendimento (
) de um motor térmico é uma medida de quão bem ele converte o calor recebido em trabalho útil. A fórmula para calcular o rendimento é:
Onde:
-
é o trabalho realizado (50 kJ) -
é o calor recebido do reservatório quente (80 kJ)
Passo 3
Vamos substituir os valores na fórmula:
Então, o rendimento do motor térmico é de 62,5%.
Passo 4
Agora, para encontrar a quantidade de calor rejeitada para o reservatório frio (
), usamos a primeira lei da termodinâmica, que nos diz que a energia total é conservada. Ou seja:
Queremos isolar
, então rearranjamos a equação:
Passo 5
Substituindo os valores conhecidos:
Portanto, a quantidade de calor rejeitada para o reservatório frio é de 30 kJ.
Resposta
O rendimento é
e a quantidade de calor rejeitada para o reservatório frio é
.
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REPÚBLICA FEDERATIVA DO BRASIL
MINISTÊRIO DA EDUCAÇÂO
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
EMITIDO EM 03/05/2016
SISTEMA
a) Calor específico constante;
b) Calor específico variável.
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a)
b)
c)
d)
e)
a)
b)
c)
d)
e)