Três estudantes de engenharia enviam suas soluções para um problema no projeto que eles foram solicitados a fazer, de uma máquina que opere entre as temperaturas de 300 K e 500 K. A entrada/ saída de calor e o trabalho realizado por suas máquinas projetadas estão mostrados na tabela abaixo

Critique os projetos. Eles são aceitáveis ou não? Algum deles é melhor do que os demais? Explique

Passo 1

E aiii gente, tudo bom com vocês?

Então vamos resolver essa questão bem legal aqui e passo a passo pra gente tirar 10 na provinha!

Vamo lá!

A eficiência máxima possível do motor térmico é:

η m a x = 1 - T C T H = 1 - 300 K 500 K = 0.40

A eficiência do motor projetado pelo primeiro aluno é:

η 1 = W fora   Q H = 110 J 250 J = 0.44

Como η 1 > η m a x , o primeiro aluno propôs um motor que violaria a segunda lei da termodinâmica. Seu design não funcionará. A eficiência do motor projetado pelo segundo aluno é η 2 = 90 J 250 J = 0.36 < η m a x de acordo com a segunda lei da termodinâmica. Aplicando a primeira lei da termodinâmica,

Q H = Q C + W fora   ⇒ 250 J = 170 J + 90 J

Vemos que a primeira lei é violada. Este design não funcionará como afirmado. O design do terceiro aluno satisfaz a primeira lei da termodinâmica porque Q H = Q C + W fora   = 250 J . A eficiência térmica deste motor é η 3 = 0.36 < η m a x , que satisfaz a segunda lei da termodinâmica. Os dados apresentados pelos alunos 1 e 2 são defeituosos. Apenas o aluno 3 tem um design aceitável.

Resposta

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