Uma usina termelétrica opera com vapor gerado pela caldeira a , rejeitando o calor no condensador a .
(a) Qual o máximo trabalho elétrico gerado pela usina, por joule de calor extraído da queima de carvão na caldeira? R.:

Passo 1

Então, vamos lá! A gente tem uma usina termelétrica que está operando com vapor gerado a e rejeita o calor no condensador a . O que a gente precisa descobrir é qual é o trabalho elétrico máximo que essa usina pode gerar por cada joule de calor que é extraído da queima de carvão na caldeira. Para resolver isso, vamos usar conceitos de Termodinâmica, especificamente a eficiência de uma máquina térmica de Carnot.

Passo 2

Primeiro, precisamos lembrar que a eficiência máxima de uma usina térmica é dada pela eficiência de Carnot. A eficiência de Carnot ( ) é a proporção do calor absorvido que pode ser convertido em trabalho, e é calculada pela fórmula:
Onde:
  • é a temperatura da caldeira (em Kelvin).
  • é a temperatura do condensador (em Kelvin).

Passo 3

Antes de usar a fórmula, precisamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin. Sabemos que:
Então:

Passo 4

Agora, substituímos essas temperaturas na fórmula da eficiência de Carnot:

Passo 5

A eficiência nos diz quanto do calor absorvido (nesse caso, a que vem da queima do carvão) pode ser convertido em trabalho. Então, se temos 1 joule de calor extraído, o trabalho máximo que podemos obter é:

Resposta

O máximo trabalho elétrico gerado pela usina é aproximadamente por joule de calor extraído da queima de carvão na caldeira.

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