Resposta de referência elaborada por resolução técnica — não é o padrão da banca
Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².
Deseja-se aquecer uma sala usando uma máquina térmica de potência P operando conforme o ciclo de Carnot, tendo como fonte de calor o ambiente externo à temperatura T₁. A troca de calor através das paredes se dá a uma taxa κ(T₂ − T₁), em que T₂ é a temperatura da sala num dado instante e κ, uma constante com unidade em J/s.K. Pedem-se:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².
Deseja-se aquecer uma sala usando uma máquina térmica de potência P operando conforme o ciclo de Carnot, tendo como fonte de calor o ambiente externo à temperatura T₁. A troca de calor através das paredes se dá a uma taxa κ(T₂ − T₁), em que T₂ é a temperatura da sala num dado instante e κ, uma constante com unidade em J/s.K. Pedem-se:
- a)A temperatura final de equilíbrio da sala.
- b)A nova temperatura de equilíbrio caso se troque a máquina térmica por um resistor dissipando a mesma potência P.
- c)Entre tais equipamentos, indique qual o mais adequado em termos de consumo de energia. Justifique.
As Questões de 21 a 30 devem ser resolvidas no caderno de soluções.