Como é uma máquina de Carnot, temos:
- Para o cálculo do rendimento:
n = (QH - QL) / QH => n = (TH - TL) / TH => n = (800k - 400K) / 800K => n = 400 / 800 => n = 1 / 2 => n = 0,5
- Para o cáculo do trabalho:
n = W / QH => W = n * QH => W = 0,5 * 2800J => W = 1400J
- Para o cálculo da quantidade de calor cedida à fonte fria:
W = QH - QL => QL = QH - W => QL = 2800J - 1400J => QL = 1400J
Alternativa D.
Bons Estudos!!!
Máquinas térmicas são dispositivos cíclicos que possuem a capacidade de converter Calor em Trabalho. Elas, apesar de serem diferentes umas das outras, apresentam, no geral, as seguintes características:
· Recebem calor de uma fonte à alta temperatura (Q);
· Convertem parte desse calor em trabalho (W);
· Rejeitam o restante do calor para um sumidouro à baixa temperatura (Q);
· Operam em um ciclo.
Vale ressaltar que o termo máquina térmica é costumeiramente empregado para designar dispositivos que envolvem combustão interna tais como motores automotivos e turbinas a gás, todavia tais dispositivos operam em um ciclo mecânico, e não em um ciclo termodinâmico, uma vez que o fluido de trabalho (gases de combustão) não passa por um ciclo completo, esses gases, em vez de serem resfriados até a temperatura inicial, são descarregados e substituídos pela mistura ar e combustível ao final do ciclo.
A 2ª LEI DA TERMODINÂMICA pode ser descrita por alguns enunciados, entre eles o de Kelvin-Planck que diz ser impossível para qualquer dispositivo que opera em um ciclo receber calor de um único reservatório e produzir uma quantidade líquida de trabalho, isso quer dizer que uma máquina térmica deve rejeitar calor para um reservatório à baixa temperatura para se manter em operação, é impossível, portanto, construir uma máquina que possua eficiência térmica de 100%. Note que essa impossibilidade de eficiência de 100% não se deve a irreversibilidades ou a outros efeitos dissipativos, isso é, na verdade, uma limitação que se aplica tanto às máquinas térmicas reais quanto àquelas tidas como ideais (máquina de Carnot, por exemplo).
Chegamos à seguinte dúvida: qual é, então, a eficiência máxima de uma máquina térmica, visto a impossibilidade de se ter uma eficiência de 100%, conforme dita a 2ª Lei da Termodinâmica?
Para responder a essa nossa dúvida, vamos relembrar primeiro o que são os processos reversíveis e os processos irreversíveis. Um processo reversível é tido como aquele que pode ser revertido sem deixar qualquer rastro no ambiente, são aqueles nos quais, ao final do processo, o sistema e o ambiente retornam aos seus estados iniciais no final do processo inverso, isso somente seria possível se não houvesse troca líquida de calor e realização de trabalho entre o sistema e o ambiente durante o processo reverso. Importante frisar que um sistema pode ser restaurado ao seu estado inicial depois de um processo, independentemente de o processo ser reversível ou não, todavia, no caso de processos reversíveis, essa restauração é feita sem deixar nenhuma variação líquida na vizinhança, no caso de processos irreversíveis, a vizinhança geralmente exerce algum trabalho ou troca de calor sobre ou com o sistema, não retornando ao seu estado inicial original. Os processos reversíveis não ocorrem na natureza, são idealizações de processos reais. Por sua vez, os processos irreversíveis são denominados assim devido às irreversibilidades que nada mais são que; atrito, expansão não resistida, mistura de dois fluidos, transferência de calor com uma diferença de temperatura finita, resistência elétrica, deformação inelástica de sólidos, reações químicas.
Conforme mencionado, ciclos reversíveis não podem ser realizados na prática porque as irreversibilidades associadas a cada processo não podem ser eliminadas. Entretanto, esses ciclos representam os limites superiores para o desempenho dos ciclos reais.
O ciclo reversível mais conhecido é o Ciclo de Carnot. O ciclo da máquina de Carnot é composto por quatro processos reversíveis (dois isotérmicos e dois adiabáticos) e pode ser executado por um sistema fechado ou por um sistema com escoamento em regime permanente. A eficiência da máquina de Carnot, ou de qualquer máquina térmica reversível, é dada por:
