Gabarito disponível
Considere as afirmações abaixo, relativas a uma máquina térmica que executa um ciclo termodinâmico durante o qual há realização de trabalho.
Afirmação I. Se as temperaturas das fontes forem 27º C e 427º C, a máquina térmica poderá apresentar um rendimento de 40%.
Afirmação II. Se o rendimento da máquina for 40% do rendimento ideal para temperaturas das fontes iguais a 27º C e 327º C e se o calor rejeitado pela máquina for 0,8 kJ, o trabalho realizado será 1,8 kJ.
Afirmação III. Se a temperatura de uma das fontes for 727º C e se a razão entre o calor rejeitado pela máquina e o calor recebido for 0,4, a outra fonte apresentará uma temperatura de -23º C no caso de o rendimento da máquina ser 80% do rendimento ideal.
Está(ão) correta(s) a(s) seguinte(s) afirmação(ões):
Afirmação I. Se as temperaturas das fontes forem 27º C e 427º C, a máquina térmica poderá apresentar um rendimento de 40%.
Afirmação II. Se o rendimento da máquina for 40% do rendimento ideal para temperaturas das fontes iguais a 27º C e 327º C e se o calor rejeitado pela máquina for 0,8 kJ, o trabalho realizado será 1,8 kJ.
Afirmação III. Se a temperatura de uma das fontes for 727º C e se a razão entre o calor rejeitado pela máquina e o calor recebido for 0,4, a outra fonte apresentará uma temperatura de -23º C no caso de o rendimento da máquina ser 80% do rendimento ideal.
Está(ão) correta(s) a(s) seguinte(s) afirmação(ões):
Resolução comentada
Aplicar o rendimento de Carnot em cada afirmação (temperaturas em kelvin).
I) Carnot: 1 − 300/700 ≈ 57%, então 40% é possível (verdadeira). II) Ideal = 1 − 300/600 = 50%, real = 20%; com Q_rej = 0,8 kJ, Q_q = 1 kJ e W = 0,2 kJ, não 1,8 kJ (falsa). III) Q_rej/Q_q = 0,4 dá η = 0,6 = 0,8·η_ideal, logo η_ideal = 0,75 e T_fria = 0,25·1000 = 250 K = −23 °C (verdadeira).
Análise das alternativas
A, B, C e E omitem alguma afirmação verdadeira ou incluem a II, que é falsa. Estão corretas I e III, alternativa D.
Referência: Segunda lei da termodinâmica; ciclo de Carnot
Resolução comentada do VaiConcursos.