Cesgranrio · Transpetro · Profissional de Nível Médio Júnior, ênfase Dutos e Terminais · 2023 · questão 52

Cesgranrio Transpetro 2023 Física · Ciclo de Carnot

Questão 52

Uma máquina térmica reversível realiza trabalho em ciclos, de modo que retira 240 J de uma fonte quente a 627\(^{\circ}\)C e rejeita 80 J em uma fonte fria à temperatura \(T_{F}\).

Qual é, em \(^{\circ}\)C, a temperatura \(T_{F}\)?

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Resposta da banca: B

Resolução comentada

Situar o problema antes de calcular.

Assunto

Máquinas térmicas — máquina reversível: a razão dos calores é a razão das temperaturas absolutas.

Objetivo

Achar a temperatura da fonte fria, em °C, de uma máquina reversível que retira 240 J a 627 °C e rejeita 80 J. O que está em jogo é usar a relação de Carnot com temperaturas em kelvin, e converter de volta no fim.

Conceitos para revisar

Máquina reversível é máquina de Carnot

Reversível é a máquina ideal, sem perdas, e para ela vale a relação de Carnot: o calor trocado com cada fonte é proporcional à temperatura absoluta da fonte.

\[\dfrac{Q_F}{Q_Q} = \dfrac{T_F}{T_Q}\]

\(Q_Q\)calor retirado da fonte quente

\(Q_F\)calor rejeitado na fonte fria

\(T_Q\), \(T_F\)temperaturas absolutas das fontes

Temperatura absoluta

A relação de Carnot só vale em kelvin, porque é uma proporção, e proporção exige escala que começa no zero absoluto.

\[T(\text{K}) = T(^{\circ}\text{C}) + 273\]

627 °C900 K

Trabalho e calores

O trabalho é a diferença entre o calor retirado e o rejeitado. Aqui é 160 J, mas ele não entra na relação de Carnot: o que entra é o calor rejeitado, 80 J.

\[W = Q_Q - Q_F\]

\(W\)trabalho por ciclo

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