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O máximo trabalho, e portanto a máxima eficiência, que se consegue extrair de uma máquina térmica é obtido pelo ciclo de Carnot que teria eficiência 100% apenas se o reservatório térmico frio estivesse a 0K (a impossibilidade disso é conhecida como segunda Lei da Termodinâmica). O emprego prático do ciclo de Carnot é inviabilizado de aplicações em virtude das trocas de calor entre a fonte quente e a fonte fria se darem em processos isotérmicos que acabam limitados pelo excessivo tempo que demandariam. A máxima eficiência acessível de uma máquina térmica operando entre os reservatórios de temperatura a 27ºC e 127ºC é
O máximo trabalho, e portanto a máxima eficiência,
que se consegue extrair de uma máquina térmica é
obtido pelo ciclo de Carnot que teria eficiência 100%
apenas se o reservatório térmico frio estivesse a 0K
(a impossibilidade disso é conhecida como segunda
Lei da Termodinâmica). O emprego prático do ciclo de
Carnot é inviabilizado de aplicações em virtude das
trocas de calor entre a fonte quente e a fonte fria se
darem em processos isotérmicos que acabam limitados
pelo excessivo tempo que demandariam.
que se consegue extrair de uma máquina térmica é
obtido pelo ciclo de Carnot que teria eficiência 100%
apenas se o reservatório térmico frio estivesse a 0K
(a impossibilidade disso é conhecida como segunda
Lei da Termodinâmica). O emprego prático do ciclo de
Carnot é inviabilizado de aplicações em virtude das
trocas de calor entre a fonte quente e a fonte fria se
darem em processos isotérmicos que acabam limitados
pelo excessivo tempo que demandariam.
A máxima eficiência acessível de uma máquina térmica
operando entre os reservatórios de temperatura a 27ºC
e 127ºC é
operando entre os reservatórios de temperatura a 27ºC
e 127ºC é
- A)5%
- B)17%
- C)25%
- D)33%
- E)72%
Resposta:
A alternativa correta é C)
de aproximadamente 25%, pois a eficiência de uma máquina térmica é dada pela fórmula η = 1 - (Tfrio / Tquente), onde η é a eficiência, Tfrio é a temperatura do reservatório frio e Tquente é a temperatura do reservatório quente. Nesse caso, temos que Tfrio = 27°C = 300K e Tquente = 127°C = 400K. Substituindo os valores, obtemos η = 1 - (300 / 400) = 0,25, o que equivale a uma eficiência de 25%. Isso significa que, se uma máquina térmica opera entre esses dois reservatórios, apenas 25% da energia fornecida pela fonte quente será convertida em trabalho útil, enquanto os outros 75% serão dissipados em forma de calor para o ambiente.
É importante notar que essa é a eficiência máxima teórica, pois não leva em conta perdas por atrito, condutividade térmica, entre outros fatores que reduzem a eficiência real das máquinas térmicas. Além disso, é fundamental lembrar que a eficiência de uma máquina térmica depende não apenas da temperatura dos reservatórios, mas também da sua construção, do tipo de fluido de trabalho utilizado e de outros fatores que afetam seu desempenho.
No entanto, a compreensão da eficiência de uma máquina térmica é fundamental para a análise e o desenvolvimento de sistemas de conversão de energia. Afinal, a busca por uma maior eficiência é um dos principais objetivos da engenharia térmica, pois permite reduzir a quantidade de recursos naturais necessários para gerar uma determinada quantidade de energia, minimizando assim o impacto ambiental e econômico.
Portanto, é essencial que os engenheiros e estudantes de engenharia térmica tenham uma compreensão clara e sólida dos conceitos fundamentais que regem o funcionamento das máquinas térmicas, incluindo a eficiência, para poder projetar e desenvolver sistemas de conversão de energia mais eficientes e sustentáveis.
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