Questão 16 — Máquinas Térmicas — Ciclo de Carnot (Física) — Diretoria de Ensino da Marinha · Marinha do Brasil 2013

Física Máquinas Térmicas — Ciclo de Carnot

Diretoria de Ensino da Marinha 2013 Superior

Marinha do Brasil · Professor do Magistério Superior — Física · Caderno Amarela

Gabarito disponível

Considere que uma máquina reversível de Carnot com rendimento ηR=25,0% opera com vapor d'água entre duas fontes de temperaturas T₁ e T₂, sendo T₁>T₂. Deseja-se extrair dessa máquina um trabalho líquido igual a 100 joules por ciclo. Para tal, em cada ciclo, um calor Q₁ é transferido pela fonte quente, sendo Q₂ o calor rejeitado à fonte fria. Sendo assim, pode-se afirmar que

Selecione uma alternativa A) 300 joules serão rejeitados durante cada expansão isotérmica. B) os valores de T₁ e T₂, em K, respeitam a relação T₁ = 4T₂. C) ηR será maior se a temperatura T₁ for aumentada (mantendo T₂). D) ηR será menor se a mesma máquina operar como refrigerador. E) ηR será maior se um gás ideal for usado como fluido de trabalho.

Resolução comentada

Aumentar T1 (mantendo T2) aumenta o rendimento de Carnot.

O rendimento de Carnot é η = 1 − T2/T1, que cresce quando T1 aumenta com T2 fixo. Por isso C está correta.

Análise das alternativas

A) Errada: com W = 100 J e η = 25%, Q1 = 400 J e Q2 = 300 J, mas o calor é rejeitado na compressão isotérmica, não na expansão. B) Errada: T2/T1 = 0,75, logo T1 = 4T2/3. D) Errada: o rendimento não se aplica ao refrigerador, que é medido pelo coeficiente de desempenho. E) Errada: o rendimento de Carnot independe do fluido de trabalho.

Referência: Termodinâmica: ciclo e teorema de Carnot.

Resolução comentada do VaiConcursos.