Question

3- Um escritório de patentes recebe um pedido de um inventor que deseja registrar uma máquina
térmica que opera entre duas fontes de calor com temperatura de 227 °C e 177 °C. Segundo o
inventor, a máquina retira 4,0 x 10'J de calor da fonte quente e realiza um trabalho útil 5,0 x
10* J em cada ciclo de funcionamento. Nessas condições, é correto afirmar que:
a) o pedido do inventor não ser aceito, pois a máquina, trabalhando entre essas temperaturas nao
pode ter rendimento superior a 10%.
b) o rendimento dessa máquina é superado por uma máquina de Carnot que opere entre essas
fontes.
c) o rendimento dessa máquina é igual ao de uma máquina de Carnot que opere entre essas
fontes térmicas.

Answer 1

a) o pedido do inventor não pode ser aceito, pois a máquina, trabalhando entre essas temperaturas nao  pode ter rendimento superior a 10%.

Uma máquina térmica opera recebendo calor da fonte quente e cedendo calor à fonte de resfriamento.

A relação entre o calor recebido e cedido e as temperaturas das fontes quente e fria se dá pela seguinte expressão -

Q2/Q1 = T2/T1

Assim podemos calcular o rendimento de uma máquina térmica de Carnot por meio da equação que segue abaixo-

n = 1 - T2/T1

Onde,

T2 = temperatura absoluta da fonte de resfriamento

T1 = temperatura absoluta da fonte de aquecimento

Transformando as temperaturas em Kelvin-

T2 = 177°C = 450°K

T1 = 227°C = 500°K

Calculando o rendimento da máquina-

n = 1 - 450/500

n = 1 - 0,9

n = 0,1

n = 10%