Question

4) Uma máquina de Carnot é operada entre duas fontes, cujas temperaturas são, respectivamente, 127oC e 7 oC. Admitindo-se que a máquina receba da fonte quente uma quantidade de calor igual a 600J por ciclo, pede-se: (0,3) a) o rendimento térmico da máquina b) o trabalho realizado em cada ciclo b) a quantidade de calor rejeitada para a fonte fria

Answer 1

Resposta:

a) o rendimento de uma máquina térmica que opera sob o ciclo de Carnot é a máxima possível, e pode ser calculada em função das temperaturas da fonte quente e fria. Sendo $T_H$ e $T_C$ as temperaturas da fonte quente e fria, respectivamente, pode-se calcular a eficiência da máquina de Carnot como: OBS: As temperaturas devem estar em Kelvin!!

$e=1-\frac{T_C}{T_H} = 1 -\frac{7+273}{127+273}=1-\frac{280}{400}\\ \\e=1-0,7\\e=0,3=30 \%$

b) Sabendo que o calor da fonte quente é $Q_H=600 \ J$, o valor do trabalho realizado será calculado por:

$W=e*Q_H\\W=0,3*600\\W=180 \ J$

c) Para uma máquina térmica, a conservação de energia implica que $Q_H=W+Q_C$. Logo, o calor rejeitado para a fonte fria vale, em módulo:

$Q_H=W+Q_C\\Q_C=Q_H-W\\Q_C=600 - 180\\Q_C=420 \ J$