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Termodinâmica

Grau Técnico
Uma máquina térmica opera entre duas fontes térmicas: uma fonte quente a 600 K e uma fonte fria a 300 K. Em um ciclo completo, ela recebe 1200 J de calor da fonte quente e realiza 500 J de trabalho útil. A energia restante é rejeitada para a fonte fria. Calcule o rendimento real da máquina térmica e compare-o com o rendimento máximo teórico possível. Em seguida, identifique a alternativa que apresenta a análise do desempenho da máquina. A O rendimento real é 41,7% e está acima do rendimento de Carnot, o que indica uma máquina supereficiente. B O rendimento real é 50%, igual ao rendimento de Carnot, o que indica uma máquina ideal. C O rendimento real é 41,7%, inferior ao rendimento de Carnot, o que está de acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica. D O rendimento real é 58,3%, o que indica que a máquina está operando com perdas térmicas elevadas.
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Roberto Takashi Tsuji

há 3 semanas

Respostas

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há 3 semanas

Para calcular o rendimento real da máquina térmica, usamos a fórmula: \[ \text{Rendimento} (\eta) = \frac{W}{Q_{quente}} \] onde: - \(W\) é o trabalho útil realizado (500 J) - \(Q_{quente}\) é o calor recebido da fonte quente (1200 J) Substituindo os valores: \[ \eta = \frac{500 \, J}{1200 \, J} = 0,4167 \text{ ou } 41,67\% \] Agora, para calcular o rendimento máximo teórico (rendimento de Carnot), usamos a fórmula: \[ \eta_{Carnot} = 1 - \frac{T_{fria}}{T_{quente}} \] Substituindo as temperaturas: \[ \eta_{Carnot} = 1 - \frac{300 \, K}{600 \, K} = 1 - 0,5 = 0,5 \text{ ou } 50\% \] Agora, comparando os rendimentos: - O rendimento real é 41,67%, que é inferior ao rendimento de Carnot (50%). Portanto, a análise correta do desempenho da máquina é: C) O rendimento real é 41,7%, inferior ao rendimento de Carnot, o que está de acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica.

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