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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. 67

Uma máquina absorve 200 kJ de calor, a cada ciclo, de um reservatório a 500 K e libera calor para um reservatório a 200 K. O rendimento é 85% do rendimento de uma máquina de Carnot que trabalha entre os mesmos reservatórios.

  1. Qual é o rendimento desta máquina?
  2. Quanto trabalho é realizado em cada ciclo?
  3. Quanto calor é liberado no reservatório de baixa temperatura, em cada ciclo?

Passo 1

Bom galera, primeira coisa que queremos descobrir é a eficiência. De uma coisa sabemos, este rendimento é 85% do rendimento de Carnot:

ε = 0,85 ε C

Se lembram como calcular a eficiência para uma máquina de Carnot?

ε C = 1 - T f T q

Sabendo que:

T f = 200   K

T q = 500   K

Substituindo:

ε C = 1 - 200   K 500   K = 0,6

Então a eficiência da máquina será:

ε = 0,85   x   0,6 = 0,51

Em porcentagem:

ε = 51 %

Passo 2

A letra a foi tranquila, não é? Agora queremos o trabalho, e para isto basta usarmos a eficiência que acabamos de descobrir:

ε = W Q a b s

Já temos tudo o que precisamos:

0,51 = W 200   k J

W = 102   k J

Passo 3

Agora, para finalizar ! Quanto calor liberamos? Vamos usar a fórmula do calor para descobrir:

W = Q a b s - Q l i b

Isolando e substituindo:

Q l i b = 200   k J - 102   k J = 98   k J

Resposta

  1. ε = 51 % ;
  2. W = 102   k J ;
  3. Q l i b = 98   k J .
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