Questão 14 - UFRGS - 2020

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

Resolução:

Primeiramente retirando do texto as informações e as solicitações da questão temos:

E as solicitações desta questão são: o trabalho, ou seja, a energia utilizada pela máquina em cada ciclo e a temperatura da fonte fria que retira a energia do sistema.

Inicialmente temos o seguinte:

Como é fornecida a potência da máquina, a potência é definida por

razão entre trabalho e tempo.

A Potência é em watt determinada por 

Watt é em Joule por segundo, assim

A potencia fornecida pela máquina é o trabalho nos dez ciclo, logo, para cada ciclo o trabalho é realizado em Joules

A cada ciclo o trabalho é de 420 Joules.

R1: 420J por ciclo.

Para determinar a temperatura da fonte fria partimos do rendimento das máquinas térmicas, assim

Como vemos, o rendimento da máquina térmica depende da razão entre as temperaturas da fonte fria e da fonte quente, respectivamente.

R2: Temperatura da fonte fria: 300K

Resposta:

(E) 300K - 420 J

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