Question

Questão 14 Uma máquina de Carnot opera entre uma fonte quente a 1.770 º C e uma fonte fria a 23 º C . Marque a alternativa que fornece o rendimento dessa máquina térmica.

a) 85,5% b) 14,5% c) 30,4% d) 42,2% e) 4,5%​

Answer 1

Após realizar os cálculos, conclui-se que o rendimento da máquina mencionada na questão é de 85,5% e o item correto é a Letra A.

A questão aborda sobre o conteúdo de Máquina de Carnot. As máquinas de carnot realizam trabalho de acordo com o ciclo de Carnot, como mostrado na figura em anexo, o qual possui duas curvas adiabáticas e duas curva isotérmicas.

• Adiabática ⇒ processo termodinâmica sem troca de calor;
• Isotérmica ⇒ processo termodinâmico sem variação de temperatura.

Nessas condições, a máquina possui um rendimento em função da temperatura na fonte quente (Q1) em relação a fonte fria (Q2), como mostrado na Equação 1:

$\eta = 1 - \dfrac{T_F}{T_Q}$                (Equação 1)

Onde:

• $\eta$    ⇒ Rendimento;
• $T_F$  ⇒ Temperatura da fonte fria;
• $T_Q$  ⇒ Temperatura da fonte quente.

No entanto, a temperatura deve ser fornecida na escala Kelvin, e para transforma de Celsius para Kelvin, utiliza-se a Equação 2 abaixo:

$T_K = T_C + 273$            (Equação 2)

Onde:

• $T_K$ ⇒ Temperatura na escala Kelvin;
• $T_C$ ⇒ Temperatura na escala Celsius.

Com isso, podemos utilizar os dados da questão:

$T_Q = 1770 ^o C\\T_F = 23^o C$

Transformando na escala Celsius:

$T_Q = 1770 + 273 = 2043 K\\T_F = 23 + 273 = 296 K$

Substituindo na Equação 1:

$\eta = 1 - \dfrac{296}{2043} \\\eta = 1 - 0,145\\\eta = 0,855\\\eta = 85,5 \%$

Portanto, conclui-se que o rendimento da máquina mencionada na questão é de 85,5%.

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