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Um técnico de motores de uma fábrica coloca uma máquina térmica para funcionar entre as tempera- turas de uma fonte quente a 600 K e uma fonte fria a 300 K. Em cada ciclo, ele verifica que ela realiza 50 J de trabalho. Baseado nessas informações, pode- mos afirmar que a única informação INCORRETA é: a) Ela poderia receber 70 J por ciclo da fonte quente e enviar 20 J por ciclo para a fonte fria. b) Ela poderia possuir rendimento igual a 0,47 (ou 47%). c) Caso se tratasse de uma Máquina de Carnot, pode-se dizer que ela estaria obtendo 100 J da fonte quente por ciclo. d) Se, hipoteticamente, essa máquina térmica tiver o seu ciclo invertido, ela poderia funcionar como um refrigerador. e) Caso se tratasse de uma Máquina de Carnot, pode-se dizer que ela estaria enviando 50 J para a fonte fria por ciclo.

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Desvendando com Questões

há 2 anos

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há 4 meses

Para analisar as alternativas, precisamos entender alguns conceitos básicos da termodinâmica, especialmente sobre máquinas térmicas e o ciclo de Carnot. 1. Rendimento de uma máquina térmica: O rendimento (η) é dado pela fórmula η = W/Qh, onde W é o trabalho realizado e Qh é o calor recebido da fonte quente. Neste caso, a máquina realiza 50 J de trabalho. 2. Máquina de Carnot: O rendimento máximo de uma máquina térmica operando entre duas fontes térmicas é dado por η = 1 - (Tc/Th), onde Tc é a temperatura da fonte fria e Th é a temperatura da fonte quente. Para as temperaturas dadas (Th = 600 K e Tc = 300 K), o rendimento máximo seria: \[ η = 1 - \frac{300}{600} = 0,5 \text{ (ou 50%)} \] Agora, vamos analisar cada alternativa: a) Ela poderia receber 70 J por ciclo da fonte quente e enviar 20 J por ciclo para a fonte fria. - Se recebe 70 J e realiza 50 J de trabalho, então envia 20 J para a fonte fria. Isso é possível e não contradiz as leis da termodinâmica. b) Ela poderia possuir rendimento igual a 0,47 (ou 47%). - Um rendimento de 47% é possível, pois está abaixo do rendimento máximo de 50%. c) Caso se tratasse de uma Máquina de Carnot, pode-se dizer que ela estaria obtendo 100 J da fonte quente por ciclo. - Isso é incorreto. Se a máquina realiza 50 J de trabalho, ela não pode obter 100 J da fonte quente, pois isso excederia o rendimento máximo. d) Se, hipoteticamente, essa máquina térmica tiver o seu ciclo invertido, ela poderia funcionar como um refrigerador. - Isso é verdade. Uma máquina térmica pode funcionar como refrigerador se o ciclo for invertido. e) Caso se tratasse de uma Máquina de Carnot, pode-se dizer que ela estaria enviando 50 J para a fonte fria por ciclo. - Isso é incorreto, pois se a máquina de Carnot estivesse operando, ela não enviaria 50 J para a fonte fria se estivesse realizando 50 J de trabalho. Portanto, a única informação INCORRETA é a c).

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há 2 anos

A única informação INCORRETA é a alternativa c) Caso se tratasse de uma Máquina de Carnot, pode-se dizer que ela estaria obtendo 100 J da fonte quente por ciclo. Isso ocorre porque a eficiência de uma máquina de Carnot é dada pela diferença de temperatura entre as fontes quente e fria, ou seja, a eficiência é dada por (Tq - Tf)/Tq, onde Tq é a temperatura da fonte quente e Tf é a temperatura da fonte fria. Portanto, a eficiência máxima de uma máquina de Carnot que opera entre 600 K e 300 K é de 50%, o que significa que ela poderia obter no máximo 50 J de trabalho por ciclo a partir da fonte quente.

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Em um livro com diagramação antiga era apresen- tado o esquema a seguir, da troca de calor entre dois corpos A e B. Nesse esquema o autor explica que “o calor espon- taneamente não pode ir de um corpo para outro de temperatura mais alta”. Essa afirmação está de acordo com a a) transformação adiabática. b) primeira Lei da Termodinâmica. c) segunda Lei da Termodinâmica. d) propagação de calor por convecção. e) experimentação de Joule-Thompson.

Uma máquina de Carnot apresenta um rendimento de 40%, e a temperatura de sua fonte quente é 500 K. A máquina opera a uma potência de 4,2 kW e efetua 10 ciclos por segundo. Qual é a temperatura de sua fonte fria e o trabalho que a máquina realiza em cada ciclo? a) 200 K – 42 J. b) 200 K – 420 J. c) 200 K – 42.000 J. d) 300 K – 42 J. e) 300 K – 420 J.

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