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3. Uma máquina térmica, operando segundo um ciclo de Carnot, possui o reservatório à baixa temperatura a 7°C e apresenta um rendimento de 30 %. Qual a variação de temperatura da fonte quente a fim de aumentar seu rendimento para 50 %?

a. 300

b. 560

c. 160

d. 280

e. 400

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Mariani Bianca

ontem

Respostas

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ontem

Para resolver essa questão, precisamos usar a fórmula do rendimento de uma máquina térmica que opera em um ciclo de Carnot, que é dada por: \[ \eta = 1 - \frac{T_f}{T_q} \] onde: - \(\eta\) é o rendimento, - \(T_f\) é a temperatura do reservatório frio (em Kelvin), - \(T_q\) é a temperatura do reservatório quente (em Kelvin). Primeiro, vamos converter a temperatura do reservatório frio de 7°C para Kelvin: \[ T_f = 7 + 273 = 280 \, K \] Agora, sabemos que o rendimento inicial é de 30% (ou 0,3). Usando a fórmula: \[ 0,3 = 1 - \frac{280}{T_q} \] Resolvendo para \(T_q\): \[ \frac{280}{T_q} = 1 - 0,3 = 0,7 \] \[ T_q = \frac{280}{0,7} = 400 \, K \] Agora, queremos aumentar o rendimento para 50% (ou 0,5): \[ 0,5 = 1 - \frac{280}{T_q'} \] Resolvendo para \(T_q'\): \[ \frac{280}{T_q'} = 1 - 0,5 = 0,5 \] \[ T_q' = \frac{280}{0,5} = 560 \, K \] Agora, a variação de temperatura da fonte quente é: \[ \Delta T = T_q' - T_q = 560 - 400 = 160 \, K \] Portanto, a resposta correta é: c) 160.

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