Questão 1736896

• Banca: FUNCAB
• Órgão: CBM-AC
• Ano: 2015
• Provas: FUNCAB - 2015 - CBM-AC - Soldado do Corpo de Bombeiro
• Disciplina: Física
• Assuntos: 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas; Física Térmica - Termologia

Uma máquina térmica ideal, funciona realizando um ciclo de Carnot.Em cada ciclo o trabalho útil fornecido pela máquina é de 1000 J, se as temperaturas das fontes de calor são 127 ºC e 27 ºC, respectivamente.

O rendimento dessa máquina é de:

• A. 25%.
• B. 45%.
• C. 15%.
• D. 10%.
• E. 35%.

Gabarito: A

Comentários

• Primeiro devemos transformar as temperaturas para K, tanto da fonte quente (127 ºC) quanto da fonte fria (27 ºC). Para transformar para Kelvin é só somar 273 a cada um dos valores:

  - 127 º C em K = 127+273 = 400 K

  - 27 º C em K = 27+273 = 300 K

  Depois disso, vamos precisar calcular a quantidade de calor retirado (Qretirado) e a quantidade de calor cedido (Qcedido). Lembrando que o trabalho útil fornecido pela máquina é dado por: Qretirado - Qcedido = TRABALHO ÚTIL. 

  Qretirado - Qcedido (X) = 1000J (dado na questão)

  Qretirado = 1000 + Qcedido (X)

  A temperatura da fonte quente está para a temperatura da fonte fria assim como o calor retirado está para o calor cedido.

  400/300 = 1000+X/X ====> 400x = 300.1000+300x ===> X = 3.000J  - Qcedido = 3.000 - Qretirado = 1000+3000 = 4000J

  4000J ===> 100% 

  1000J ====> x            

  x= 100/4 = 25%

• Basta usar a fórmula n=1-T1/T2, onde T1 é a temperatura mais baixa e T2, a mais alta (ambas em K).

  Temos T1=27+273=300 e T2=127+273=400. Daí, n=1-300/400=1-0,75=0,25=25%.

• TK = Tc +273

  Tquente = 127 +273 = 400K

  Tfria = 27+273 = 300K

  rendimento = 1 - Tfria/Tquente = 1 - 300/400 = 1 - 0,75 = 0,25 = 25%