Questão 2 — Ciclo de Carnot — Rendimento Térmico (Termodinâmica) — Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) · Marinha do Brasil 2021

Termodinâmica Ciclo de Carnot — Rendimento Térmico

Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2021

Marinha do Brasil · Quadro Técnico de Praças da Armada (QTPA) — Mecânica · Caderno Amarela

Gabarito disponível

O Capitão-Tenente (Engenheiro Naval) Charlie decidiu instalar uma máquina térmica ideal (Carnot) na Estação Antártica Comandante Ferraz. A referida máquina térmica recebe 1.000kJ calor de uma fonte de energia a 600°C e descarrega na fonte fria a 60°C. Assinale a opção que apresenta a eficiência térmica (η), o trabalho fornecido (W) e o calor descarregado (Qr), respectivamente.

Selecione uma alternativa A) η = 10 %; W= 900 kJ; Qr = 100 kJ. B) η = 90%; W = 100 kJ; Qr = 900 kJ. C) η = 90 %; W = 900 kJ; Qr = 100 kJ. D) η = 62 %; W = 380 kJ; Qr = 620 kJ. E) η = 62 %; W = 620 kJ; Qr = 380 kJ.

Resolução comentada

Carnot: η = 1 − Tf/Tq com temperaturas em kelvin.

Tq = 873 K e Tf = 333 K, logo η = 1 − 333/873 ≈ 0,62 (62%). O trabalho é W = η·Qq ≈ 0,62 × 1000 ≈ 620 kJ, e o calor rejeitado é Qr = 1000 − 620 ≈ 380 kJ.

Análise das alternativas

A, B e C usam η de 10% ou 90%, valores que não correspondem às temperaturas dadas (resultam de erro nas temperaturas ou nas razões). D inverte W e Qr (W = 380 kJ e Qr = 620 kJ), o que contraria a conservação de energia com η = 62%.

Referência: Termodinâmica – ciclo de Carnot, rendimento térmico.

Resolução comentada do VaiConcursos.