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Uma máquina de Carnot opera entre as temperaturas TQ = 900 K e TF = 400 K, sendo TQ a temperatura da fonte quente e TF a temperatura da fonte fria. A máquina realiza 800 J de trabalho em cada ciclo. Com base nesse caso hipotético, assinale a alternativa que apresenta a energia liberada em forma de calor, em Joule, para a fonte fria a cada ciclo.
Uma máquina de Carnot opera entre as temperaturas
TQ = 900 K e TF = 400 K, sendo TQ a temperatura da fonte
quente e TF a temperatura da fonte fria. A máquina realiza
800 J de trabalho em cada ciclo.
TQ = 900 K e TF = 400 K, sendo TQ a temperatura da fonte
quente e TF a temperatura da fonte fria. A máquina realiza
800 J de trabalho em cada ciclo.
Com base nesse caso hipotético, assinale a alternativa que
apresenta a energia liberada em forma de calor, em Joule,
para a fonte fria a cada ciclo.
apresenta a energia liberada em forma de calor, em Joule,
para a fonte fria a cada ciclo.
- A)1.440
- B)700
- C)640
- D)320
- E)200
Resposta:
A alternativa correta é C)
Para resolver este problema, precisamos aplicar a fórmula da eficiência de uma máquina de Carnot, que é dada por η = 1 - (TF / TQ), onde η é a eficiência da máquina, TF é a temperatura da fonte fria e TQ é a temperatura da fonte quente.
Substituindo os valores dados, temos η = 1 - (400 K / 900 K) = 0,5556. Isso significa que a máquina de Carnot tem uma eficiência de 55,56%.
Agora, precisamos calcular a energia total que entra na máquina em cada ciclo. Como a máquina realiza 800 J de trabalho em cada ciclo, e sua eficiência é de 55,56%, isso significa que a energia total que entra na máquina é Q = W / η, onde W é o trabalho realizado. Substituindo os valores, temos Q = 800 J / 0,5556 = 1439,39 J.
Portanto, a energia liberada em forma de calor para a fonte fria a cada ciclo é igual à energia total que entra na máquina menos o trabalho realizado, ou seja, QF = Q - W = 1439,39 J - 800 J = 639,39 J. No entanto, como as opções de resposta são dadas em joules, podemos arredondar o valor para 640 J, que é a alternativa C).
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