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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. 41

Uma máquina de Carnot trabalha entre dois reservatórios de calor a temperaturas T q = 300 K e T f = 200 K . (a) Qual é o seu rendimento? (b) Se ela absorve 100 J de calor do reservatório quente a cada ciclo, quanto trabalho ela realiza em cada ciclo? (c) Quanto calor ela libera, em cada ciclo? (d) Qual é o CD desta máquina, quando ela trabalha como um refrigerador entre os mesmos dois reservatórios?

Passo 1

  1. A eficiência da máquina de Carnot é moleza, só depende das temperaturas,e nós já temos!

    2. η c = 1 - T f T 1 = 1 - 200 300

    η c = 33.3 %

    Passo 2

  2. A definição de eficiência é trabalho sobre calor quente. Escrevendo isso a gente vai ficar com:

    3. η c = W Q q

    W = Q q η c

    W = 100 J 0.333

    W = 33.3 J

    Passo 3

  3. Agora a gente conserva a energia!

    4. Q q = Q f + W

    100 J = 33.3 J + Q f

    Q f = 66.7 J

    Passo 4

  4. No refrigerador, a conta da eficiência muda um pouquinho! Vai ser o calor frio sobre o trabalho.

C D = e = Q f W

e = 66.7 33.3

e = 2.0

Resposta

  1. η c = 33.3 %
  2. W = 33.3 J
  3. Q f = 66.7 J
  4. e = 2.0
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