Para que uma máquina térmica consiga converter calor em trabalho, deve trabalhar de maneira cíclica, entre uma fonte quente e uma fonte fria. A máquina retira calor da fonte quente, converte parte desse calor em trabalho, e o restante é transferido para a fonte fria.
Uma caldeira (fonte quente) fornece vapor para uma turbina, transferindo calor a uma taxa constante de 3.000 kJ a cada minuto. Esse vapor passa pela turbina e vai para um condensador (fonte fria), cedendo a este, a cada minuto, 2.100 kJ.
A potência produzida pela turbina, em kW, é
- A) 15
- B) 35
- C) 50
- D) 85
- E) 100
Resposta:
Resposta:
A alternativa correta é A) 15.
Explicação:
Para encontrar a potência produzida pela turbina, precisamos calcular a quantidade de calor que é convertida em trabalho. A taxa de transferência de calor da fonte quente para a fonte fria é de 3000 kJ/min. No entanto, apenas parte desse calor é convertida em trabalho, pois o resto é dissipado na fonte fria. Nesse caso, 2100 kJ/min são dissipados na fonte fria, o que significa que apenas 900 kJ/min (3000 - 2100) são convertidos em trabalho.
Para encontrar a potência em kW, podemos utilizar a fórmula:
$$P = frac{E}{t}$$
Onde P é a potência, E é a energia (ou trabalho) e t é o tempo. Nesse caso, E = 900 kJ/min e t = 1 min.
Convertendo kJ para kW·min, temos:
$$P = frac{900 , kJ/min}{1 , min} = 15 , kW$$
Portanto, a potência produzida pela turbina é de 15 kW.
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