Questão 1
Uma máquina térmica opera segundo o ciclo de Carnot com temperaturas de 27 ºC e 97 ºC em suas fontes fria e quente. O rendimento dessa máquina térmica, em porcentagem, é aproximadamente igual a:
a) 80%.
b) 57%.
c) 13%.
d) 90%.
Questão 2
Se uma máquina de Carnot cujo rendimento é igual a 80% receber 600 J de calor de sua fonte quente, qual será a quantidade de trabalho realizada por essa máquina a cada ciclo?
a) 120 J
b) 720 J
c) 480 J
d) 300 J
e) 280 J
Questão 3
Determine qual deve ser a temperatura, em Celsius, da fonte quente de uma máquina de Carnot que apresenta um rendimento de 75%, sabendo que sua fonte fria encontra-se em uma temperatura de 27 ºC.
a) 927 ºC
b) 600 ºC
c) 1200 ºC
d) 1345 ºC
Questão 4
Uma máquina de Carnot opera nas temperaturas de 300 K e 400 K após ter recebido uma quantidade de calor igual a 800 J. Qual é a quantidade de calor que essa máquina libera para a fonte fria?
a) 500 cal
b) 600 cal
c) 1000 cal
d) 300 cal
Resposta Questão 1
O rendimento da máquina de Carnot pode ser calculado por meio de uma fórmula que relaciona as temperaturas das fontes quente e fria em que a máquina opera, no entanto essas temperaturas precisam ser convertidas em kelvin. Observe:
Com base no cálculo feito acima, descobrimos que o rendimento dessa máquina é de aproximadamente 13 %, portanto a alternativa correta é a letra D.
Resposta Questão 2
Uma vez que a máquina apresenta um rendimento de 80%, dos 600 J que são absorvidos pela máquina, 480 J são convertidos diretamente em calor, enquanto os 120 J restantes são dissipados para a fonte fria. Com isso, podemos afirmar que a afirmativa correta é a letra C.
Resposta Questão 3
Uma forma de resolver essa questão de forma simples é aplicarmos diretamente a fórmula de rendimento das máquinas de Carnot, entretanto, antes, devemos transformar a temperatura fornecida pelo enunciado em kelvin. Observe o cálculo:
Uma vez que o exercício pede a temperatura da fonte quente em Celsius, devemos transformar a temperatura de 1200 K em ºC, subtraindo-a por 273. Dessa maneira, encontramos um valor de 927 ºC, portanto a alternativa correta é a letra A.
Resposta Questão 4
Vamos utilizar o teorema de Carnot para determinar a quantidade de calor que foi dissipada para a fonte fria.
Com base no cálculo acima, descobrimos que a quantidade de calor dissipada para a fonte fria é de 600 cal. Dessa forma, a alternativa correta é a letra B.
