Question

(Unisc 2021) Uma máquina térmica hipotética funciona entre duas fontes térmicas, uma de temperatura 0 C e outra de temperatura que corresponde ao dobro da anterior. A pessoa que propôs essa máquina térmica afirmou que desta forma conseguiu um rendimento de 80%, muito superior a qualquer máquina térmica real. Assinale a alternativa que está correta, considerando a situação descrita e o que prevê a Termodinâmica.

a) O rendimento de 80% está correto para uma máquina térmica funcionando nessas condições.

b) Não é possível determinar o rendimento dessa máquina térmica, pois o dobro de zero é zero, portanto não existe fluxo de calor para a máquina funcionar.

c) O rendimento de 80% é alcançado, pois na temperatura de 0°C toda energia térmica é convertida em trabalho.

d) Para alcançar a eficiência pretendida, de 80%, seria necessário que a temperatura da fonte quente fosse 4 vezes a da fonte fria.

e) A máquina térmica descrita nunca poderia alcançar o rendimento de 80%, sendo a maior eficiência possível, para este caso, 50%​

Answer 1

Resposta: Letra E

Explicação: A máquina térmica no caso se referindo a da termodinâmica de Carnot ela possui rendimento até 50% sendo que não pode superar este valor, tendo em vista que o rendimento de 80% é impossível a melhor resposta para a questão é a letra E.

Answer 2

e) A máquina térmica descrita nunca poderia alcançar o rendimento de 80%, sendo a maior eficiência possível, para este caso, 50%​.

O maior rendimento térmico que é possível existir em uma determinada máquina térmica, é determinada pelo rendimento térmico da máquina de Carnot, que é uma máquina térmica teórica que produz trabalho com o fluxo de calor da e um fonte quente para uma fonte fria.

Segundo Carnot, o máximo trabalho possível que poderia ser retirado de uma fonte quente e fria é dado pela seguinte fórmula:

$e = \frac{T_Q-T_F}{T_F}$

Sendo:

$T_Q$ a temperatura da fonte quente de calor, em graus Kelvin;

$T_F$ a temperatura da fonte fria de calor, em graus Kelvin;

e a eficiência térmica máxima da máquina.

Transformando a escala de temperatura de graus Celsius para Kelvin e substituindo na fórmula temos:

$e=\frac{(0+273)K*2 -(0+273)k}{(0+273)K*2} \\e=\frac{273K}{546K} \\e=0,5$ou 50% de rendimento máximo.

Logo podemos concluir que o rendimento máximo possível para uma máquina térmica utilizando estas duas fontes térmicas é de 50% de rendimento.

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