Um dispositivo de Carnot extrai 5,0   k J de calor de um corpo a - 10   ° C . Que trabalho é realizado quando o dispositivo rejeita calor para o ambiente a uma temperatura de a) 25   ° C ; b) 0   ° C ; c) - 25   ° C ?

Passo 1

Como nas três letras a gente precisa calcular o trabalho, vamos montar uma fórmula para resolver os três problemas. Pela equação do ciclo de Carnot:

Q C Q H = T C T H

Podemos isolar Q H :

Q H = Q C T H T C

E como o trabalho é a diferença entre Q H e Q C :

W = Q H - Q C

Podemos substituir Q H :

W = Q C T H T C - Q C

W = Q C T H T C - 1

Passo 2

a) Como a temperatura do final do processo é maior que a inicial, o dispositivo é um refrigerador. T H é a temperatura do reservatório em que o calor foi despejado e T C a temperatura do reservatório em que o calor foi absorvido, trabalho vai ser:

W = 5,00 × 10 3   J 298,15   K 263,15   K - 1

W = 665   J

Passo 3

b) Pelo mesmo motivo da letra (a), o dispositivo é um refrigerador também. O trabalho dele vai ser:

W = 5,00 × 10 3   J 2 73 , 15   K 263,15   K - 1

W = 190   J

Passo 4

c) Nesse caso, o dispositivo é uma máquina, a temperatura do reservatório em que o calor foi despejado passa a ser T C e a temperatura do reservatório que o calor foi absorvido passa a ser T H . O trabalho fica:

W = 5,00 × 10 3   J 2 6 3,15   K 248 , 15   K - 1

W = 302   J

Resposta

a   W = 665   J

b   W = 190   J

c   W = 302   J

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