Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 19.1 - Ex. 65
Uma máquina térmica, com 200 W de saída, tem um rendimento de 30%. Ela opera a 10 ciclos/s.
- Quanto trabalho é realizado pela máquina, durante cada ciclo?
- Quanto calor é absorvido do reservatório quente e quanto é liberado para o reservatório frio durante cada ciclo?
Passo 1
a) Legal, queremos o que? O trabalho, certo? E ele nos dá a potência. Podemos lembrar que a potência é uma medida de energia sobre um intervalo de tempo.
O trabalho é o objetivo final da máquina térmica, é o porquê de ela existir, a gente quer que a máquina realize o maior trabalho possível, então faz sentido que a potência da máquina térmica seja em relação ao trabalho. Então a potência da máquina térmica vai ser
Bom, temos a potência, mas nada sobre o tempo. Só que o problema nos forneceu mais uma informação, a frequência:
Só pela unidade já sabemos como esta frequência é calculada:
Então substituindo isso na potência:
Substituindo os dados
Bora pra próxima!
Passo 2
b) Na letra b precisamos do calor absorvido , e para calculá-lo nós temos duas informações, trabalho e eficiência.
Lembra podemos relacionar essas 3 grandezas por:
Isolando o calor:
Substituímos:
Passo 3
Só isso? Não né, também queremos o calor liberado e podemos achar ele sabendo que a máquina térmica absorve calor da fonte quente e libera calor para a fonte fria e libera também trabalho . Podemos escrever isso em uma expressão:
Isolando o calor liberado e substituindo os valores que temos: