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Enunciado

Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 19.1 - Ex. 66

Durante cada ciclo, uma máquina térmica operando entre dois reservatórios absorve 150 J do reservatório a 100ºC e libera 125 J para o reservatório a 20ºC.

  1. Qual é a eficiência desta máquina?
  2. Qual é a razão entre este e a de uma máquina de Carnot operando entre os mesmos reservatórios? (Esta razão é chamada de rendimento da segunda lei).

Passo 1

Bom galera, primeira coisa que queremos descobrir é a eficiência. Se lembram como calcular?

ε = W Q a b s

Temos o calor absorvido, mas e o trabalho? Nada né ! Mas vamos ver como ele é calculado e ver se tem algo que podemos usar:

W = Q a b s - Q l i b

Agora ficou fácil demais! Vamos substituir na eficiência:

ε = Q a b s - Q l i b Q a b s = 1 - Q l i b Q a b s

Substituindo os dados:

ε = 1 - 125   J 150   J = 0,1667

Em porcentagem:

ε = 16,67   %

Passo 2

Na letra b queremos a razão entre esta eficiência e a do ciclo de Carnot.

Para a máquina de Carnot ela é calculada como:

ε C = 1 - T f T q

Sabendo que:

T f = 20 ° C + 273 = 293   K

T q = 100 ° C + 273 = 373   K

Substituindo:

ε C = 1 - 293   K 373   K = 0,2145

Em porcentagem:

ε C = 21,45 %

Vamos para a razão?

ε ε C = 0,1667 0,2145 = 0,777

Resposta

  1. ε = 16,67   % ;
  2. ε ε C = 0,777 .
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