UFF – Física III – P2 – 2022.1 – Q2
Um aquecedor extrai J por hora do meio ambiente a 270 K para manter o interior de uma casa à temperatura de 300 K. Qual é a quantidade mínima de energia elétrica por hora que deve ser fornecida ao aquecedor para que ele possa funcionar?
Passo 1
E aí, galerinha! Tudo na paz por aí?
Estamos nós aqui de novo em uma questão que basicamente fala sobre máquinas térmicas. E só pra gente recaptular o que são esses carinhas, eles são sistemas onde temos uma fonte quente que manda calor pra uma fonte fria e nesse rolê da passagem do calor de um lado pro outro a gente gera uma certa quantidade de trabalho. Em outras palavras, uma máquina térmica usa a transferência de calor como uma força motriz para geração de trabalho.
Uma fonte quente tem uma quantidade de calor, e, por sua vez, a fonta fria tem uma quantidade . Além disso, as temperaturas da fonte quente e fria podem ser chamadas de e , respectivamente.
Do enunciado o que conseguimos obter?
Para uma dada quantidade , podemos estimar a energia mínima necessária para o funcionamento dado por:
Então, pra gente resolver esse problema, o que está faltando? Calcular !! Então, vem comigo!!!
Passo 2
O de um ciclo (que é uma espécie de normalização da temperatura, ou seja, da força motriz do sistema) é dado por:
Note que temos essas temperaturas, logo:
Passo 3
Por fim, podemos calcular
Tcharaammmm! Concluímos mais uma questão juntinhos