Gabarito disponível
As máquinas térmicas transformam a energia interna de um combustível em energia mecânica e quando operam segundo o ciclo de Carnot, são consideradas ideais por possuírem o maior rendimento possível. Uma máquina térmica ideal, operando segundo o ciclo de Carnot, possui um rendimento igual a 40%, realiza um trabalho W igual a 8000 J e possui uma temperatura em sua fonte fria de 300 K. Assinale a alternativa correta que corresponde, respectivamente, a quantidade de calor recebida e liberada, em joules, e a temperatura, em kelvin, da fonte quente para operar esse ciclo.
Resolução comentada
Carnot com η=40%, W=8000 J e Tf=300 K.
η = W/Qq, então Qq = 8000/0,4 = 20000 J. Qf = Qq − W = 12000 J. Em Carnot, η = 1 − Tf/Tq, logo 0,4 = 1 − 300/Tq e Tq = 500 K. A resposta é 20000 J; 12000 J; 500 K.
Análise das alternativas
A traz valores incoerentes com η=0,4. B inverte calor recebido e liberado, e Tq=600 K daria η=50%. D tem valores de calor dez vezes maiores que os corretos e não fecha com W=8000 J.
Referência: Segunda lei da Termodinâmica; ciclo de Carnot.
Resolução comentada do VaiConcursos.