Considere um ciclo de Carnot operando entre Th = 500 K e Tc = 300 K. Calcule a eficiência térmica máxima…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Considere um ciclo de Carnot operando entre Th = 500 K e Tc = 300 K. Calcule a eficiência térmica máxima ?_Carnot usando ?_C = 1 - Tc/Th. Expresse o resultado em %.
- A) ?_C = 1 - 1 = 0%
- B) ?_C = Tc/Th = 300/500 = 0,6 = 60%
- C) ?_C = 1 - 500/300 = -0,67 = -67%
- D) ?_C = 1 - 300/500 = 1 - 0,6 = 0,4 = 40%.
- E) ?_C = 1 - 300/500 = 0,3 = 30%
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado. A temperatura quente é Th = 500 K e a fria é Tc = 300 K, ambas absolutas (em kelvin), como exige a fórmula de Carnot. Passo 2: Aplique a fórmula da eficiência de Carnot, eta_C = 1 - Tc/Th. Passo 3: Calcule a razão Tc/Th = 300/500 = 0,6. Passo 4: Calcule eta_C = 1 - 0,6 = 0,4. Passo 5: Converta para percentual, multiplicando por 100: eta_C = 40%. Passo 6: Compare com o gabarito oficial. O resultado 40% corresponde à alternativa D, que coincide com o gabarito. Por que as outras estão erradas: A usa Tc = Th implicitamente (1 - 1 = 0), o que não corresponde aos dados, pois as temperaturas são diferentes. B inverte a fórmula e calcula Tc/Th, que não é a eficiência. C inverte a razão das temperaturas, resultando em valor negativo, o que é fisicamente impossível para eficiência. E faz a conta corretamente até 1 - 0,6 = 0,4, mas escreve 0,3 por erro de subtração.
💡 Dica: Aplique a fórmula da eficiência térmica do ciclo de Carnot.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente substituiu as temperaturas de forma errada, tratando-as como iguais ou usando 1 no lugar de uma razão, e concluiu que a eficiência é nula.
O aluno confundiu a fórmula e usou a razão Tc/Th como se fosse a eficiência, esquecendo a subtração de 1.
Por que engana: Confundir a fórmula da eficiência térmica, aplicando incorretamente as temperaturas de entrada e saída do ciclo.
O aluno inverteu as temperaturas na razão, calculando 500/300 em vez de 300/500, e obteve uma eficiência negativa sem perceber que isso é impossível.
Fórmula teórica do ciclo reversível: ?_C = 1 - Tc/Th com temperaturas absolutas em kelvin. Substituindo Tc = 300 K e Th = 500 K obtém-se 40%.
O aluno calculou corretamente 1 - 0,6 mas errou a subtração, escrevendo 0,3 em vez de 0,4.
Raio-X da questão
eficiência térmica Carnot
avaliacao
ciclo de Carnot · eficiência térmica
Revisar a fórmula da eficiência térmica em ciclos termodinâmicos.
Confundir a fórmula da eficiência térmica, aplicando incorretamente as temperaturas de entrada e saída do ciclo.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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