Enunciado

O motor de automóvel consumiu 5   k g de combustível (equivale a adição de Q H a 1500   K ) e transferiu energia para o ambiente, através dos gases de combustão e do radiador, numa temperatura média de 750   K . Admitindo que o combustível fornece 40   M J / k g , determine o trabalho máximo que este motor pode fornecer neste experimento.

Passo 1

Fala galera, tudo certo? Bora resolver mais uma questão comigo?

Pessoal temos um motor que contém m = 5 k g de combustível, com a queima do combustível temos uma fonte quente de T H = 1500   K , a fonte fria de T L = 750   K e temos um fluxo de energia em função da massa de q c o m b u s t í v e l = 40 M J k g e temos que determinar o trabalho desse motor sobe estas condições.

Galera para este cálculo temos que determinar a transferência de calor da fonte quente, para isto, teremos que multiplicar a massa como fluxo de energia:

Q H = m ∙ q c o m b u s t í v e l

Com Q H vamos utilizar a fórmula de eficiência para um motor operando em um ciclo de Carnot:

η = W Q H ≤ η C a r n o t = 1 - T L T H

Passo 2

Calculando a transferência de calor da fonte quente:

Q H = m ∙ q c o m b u s t í v e l

Q H = 5 ∙ 40 ∙ 10 3 = 200   000   k J

Passo 3

Com a transferência de calor calculada temos que saber o rendimento deste motor.

Como o motor operando segundo o ciclo de Carnot, fica:

η = 1 - T L T H

η = 1 - 700 1500 = 0,5

Com rendimento do motor calculando, vamos utilizar o rendimento de um motor real para determinar sua potência:

η = W Q H

W = η ∙ Q H = 0,5 ∙ ( 200   000   k J ) = 10 0   M J

É isso galera, valeu!

Resposta

W = 10 0   M J

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Calcule e trace o COP de um refrigerador completamente reversível como uma função da temperatura de um determinado sumidouro de até 500 K, com a temperatura da fonte fixada em 250 K.
Uma máquina térmica de Carnot recebe calor de um reservatório a 900 °C, a uma taxa de 800 kJ/min, e rejeita o calor para o ar ambiente a 27 °C. Todo o trabalho produzido pela máquina térmica é utiliza
Uma máquina térmica de Carnot recebe calor de um reservatório a 1.700 °F a uma taxa de 700 Btu/min e rejeita o calor para o ar ambiente a 80 °F. Todo o trabalho produzido pela máquina térmica é utiliz
Uma bomba de calor de Carnot deve ser usada para aquecer uma casa e mantê-la a 25 °C no inverno. Em um dia com temperatura externa média contínua de cerca de 2 °C, calcula-se que a casa perca calor a
Um condicionador de ar com refrigerante-134a como fluido de trabalho é utilizado para manter uma sala a 23 °C, rejeitando o calor para o ar externo a 37 °C. A sala ganha calor pelas paredes e janelas,