Uma máquina térmica de Carnot usa um reservatório quente que consiste em uma grande quantidade de água fervente e um reservatório frio formado por um grande tanque de gelo e água. Em 5 minutos de funcionamento, o calor rejeitado pela máquina derrete 0,0400   k g de gelo. Durante esse tempo, quanto trabalho W é realizado pela máquina?

Passo 1

O calor rejeitado pela máquina térmica é Q C que foi usado para derreter o gelo, então podemos usar a equação de calor latente para o derretimento do gelo:

Q C = m L f u s ã o

Além disso, como o enunciado fala de reservatório de água fervente e água e gelo, podemos supor que as temperaturas dos reservatórios são os pontos de ebulição e fusão da água e usar a equação do ciclo de Carnot:

Q C Q H = T C T H

E substituir Q H usando a diferença entre o calor absorvido e o calor rejeitado na equação do trabalho para a máquina térmica:

W = Q H - Q C

Q H = W + Q C

Ficando:

Q C W + Q C = T C T H

Passo 2

Agora basta isolar W :

W = T H T C Q C - Q C

W = Q C T H T C - 1

E substituir a equação de calor latente:

W = m L f u s ã o T H T C - 1

Passo 3

Pronto, usando L f u s ã o = 334 × 10 3 J / k g , a massa dada e as temperaturas:

W = 0,04   k g 334 × 10 3 J / k g 373,15   K 273,15   K - 1

W = 4,89 × 10 3

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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