O físico francês Sadi Carnot, em sua obra “Reflexões sobre a força motriz do fogo” afirmava que o rendimento de uma máquina térmica era função única das temperaturas das fontes frias e quente”. Ou seja, nesse tipo de transformação cíclica, as quantidades QA e QB de calor, respectivamente, fornecidas pela fonte quente e rejeitada à fonte fria são diretamente proporcionais às temperaturas absolutas dessas fontes.
Dentro desse contexto, considere que em uma máquina térmica são fornecidos 3kJ de calor pela fonte quente para o início do ciclo e 780J passam para a fonte fria.
Se considerarmos que toda a energia que não é transformada em calor passa a realizar trabalho, segundo Carnot, se a temperatura da fonte quente é de 500k, pode-se afirmar que a temperatura da fonte fria e o rendimento dessa máquina térmica são, respectivamente,
A)
105 e 79%
B)
130 e 74%
C)
115 e 77%
D)
75 e 85%
E)
90 e 82%
Podemos utilizar a fórmula do rendimento de uma máquina térmica para resolver esse problema: η = 1 - (Qf/Qq) Onde: η = rendimento da máquina térmica Qf = quantidade de calor rejeitada pela fonte fria Qq = quantidade de calor fornecida pela fonte quente Substituindo os valores fornecidos no enunciado, temos: η = 1 - (780/3000) η = 0,74 ou 74% Agora, podemos utilizar a fórmula de Carnot para encontrar a temperatura da fonte fria: η = 1 - (Tf/Th) Onde: Tf = temperatura da fonte fria Th = temperatura da fonte quente Substituindo os valores fornecidos no enunciado, temos: 0,74 = 1 - (Tf/500) Tf/500 = 0,26 Tf = 130K Portanto, a alternativa correta é a letra B) 130 e 74%.
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