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9) Se olharmos ao redor, perceberemos como o mundo evoluiu a partir do século XVIII e início do XIX, com a Revolução Industrial. O advento da máquina, em suas variadas formas, alargou os horizontes do homem, proporcionando novos recursos para o desenvolvimento urbano e industrial, desde as descobertas de fontes de energia até a expansão de mercados e de territórios dentro e fora da Europa. O esquema a seguir representa o ciclo de operação de determinada máquina térmica cujo combustível é um gás. Quando em funcionamento, a cada ciclo o gás absorve calor (Q1) de uma fonte quente, realiza trabalho mecânico (W) e libera calor (Q2) para uma fonte fria, sendo a eficiência da máquina medida pelo quociente entre W e Q1. Uma dessas máquinas, que, a cada ciclo, realiza um trabalho de 3,0 × 104 J com uma eficiência de 60%, foi adquirida por certa indústria. Em relação a essa máquina, conclui-se que os valores de Q1, de Q2 e da variação da energia interna do gás são, respectivamente:

a) 1,8x104 J ; 5,0x104 J ; 3,2x104 J
b) 3,0x104 J ; zero ; zero
c) 3,0x104 J ; zero ; 3,0x104 J
d) 5,0x104 J ; 2,0x104 J ;zero
e) 5,0x104 J ; 2,0x104 J ; 3,0x104 J
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Questões para Estudantes

ano passado

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há 4 meses

Vamos analisar a situação apresentada e calcular os valores de Q1, Q2 e a variação da energia interna do gás. 1. Dados fornecidos: - Trabalho realizado (W) = 3,0 × 10^4 J - Eficiência (η) = 60% = 0,6 2. Cálculo de Q1: A eficiência de uma máquina térmica é dada pela fórmula: \[ \eta = \frac{W}{Q1} \] Rearranjando a fórmula para encontrar Q1: \[ Q1 = \frac{W}{\eta} = \frac{3,0 \times 10^4 J}{0,6} = 5,0 \times 10^4 J \] 3. Cálculo de Q2: A primeira lei da termodinâmica nos diz que a variação da energia interna (ΔU) é dada por: \[ \Delta U = Q1 - Q2 - W \] Como a máquina está em um ciclo, a variação da energia interna em um ciclo completo é zero (ΔU = 0): \[ 0 = Q1 - Q2 - W \] Rearranjando para encontrar Q2: \[ Q2 = Q1 - W = 5,0 \times 10^4 J - 3,0 \times 10^4 J = 2,0 \times 10^4 J \] 4. Variação da energia interna (ΔU): Como já mencionado, em um ciclo completo, a variação da energia interna é zero: \[ \Delta U = 0 \] Agora, temos os valores: - Q1 = 5,0 × 10^4 J - Q2 = 2,0 × 10^4 J - ΔU = 0 Agora, vamos verificar as alternativas: a) 1,8x10^4 J ; 5,0x10^4 J ; 3,2x10^4 J (Incorreto) b) 3,0x10^4 J ; zero ; zero (Incorreto) c) 3,0x10^4 J ; zero ; 3,0x10^4 J (Incorreto) d) 5,0x10^4 J ; 2,0x10^4 J ; zero (Correto) e) 5,0x10^4 J ; 2,0x10^4 J ; 3,0x10^4 J (Incorreto) Portanto, a alternativa correta é: d) 5,0x10^4 J ; 2,0x10^4 J ; zero.

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ano passado

Vamos analisar as informações fornecidas: A máquina térmica em questão realiza um trabalho de 3,0 × 10^4 J com uma eficiência de 60%. A eficiência de uma máquina térmica é dada por: eficiência = W / Q1, onde W é o trabalho realizado e Q1 é o calor absorvido da fonte quente. Dado que a eficiência é de 60%, temos que 60% = W / Q1, ou seja, 0,60 = 3,0 × 10^4 J / Q1. Portanto, Q1 = 3,0 × 10^4 J / 0,60 = 5,0 × 10^4 J. Sabendo que a eficiência é dada por W / Q1, e que W = 3,0 × 10^4 J, podemos calcular o calor liberado para a fonte fria (Q2). Como a eficiência é dada por 60%, temos que 60% = 3,0 × 10^4 J / Q1, ou seja, 0,60 = 3,0 × 10^4 J / Q1. Portanto, Q2 = Q1 - W = 5,0 × 10^4 J - 3,0 × 10^4 J = 2,0 × 10^4 J. A variação da energia interna do gás é dada por: variação da energia interna = Q1 - Q2 = 5,0 × 10^4 J - 2,0 × 10^4 J = 3,0 × 10^4 J. Portanto, os valores corretos são: Q1 = 5,0x10^4 J ; Q2 = 2,0x10^4 J ; Variação da energia interna = 3,0x10^4 J. Assim, a alternativa correta que contém todos os valores corretos é: e) 5,0x10^4 J ; 2,0x10^4 J ; 3,0x10^4 J.

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