Uma máquina térmica recebe Q_in = 2 000 J e rejeita Q_out = 1 500 J. Calcule o rendimento ? em porcentagem e…
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
Uma máquina térmica recebe Q_in = 2 000 J e rejeita Q_out = 1 500 J. Calcule o rendimento ? em porcentagem e apresente a expressão usada.
- A) ? = Q_in + Q_out; = 3500 J
- B) ? = Q_in/Q_out = 2000/1500 = 1,33 = 133%
- C) ? = Q_out - Q_in; = -500 J
- D) ? = Q_out/Q_in = 1500/2000 = 0,75 = 75%
- E) ? = (Q_in-Q_out)/Q_in = (2000-1500)/2000 = 0,25 = 25%.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Lembre que, em uma máquina térmica, o trabalho útil é a parte da energia recebida que não é rejeitada para a fonte fria. Pela primeira lei aplicada ao ciclo, W = Q_in - Q_out. Passo 2: Calcule o trabalho: W = 2000 - 1500 = 500 J. Passo 3: O rendimento é a razão entre o trabalho útil e o calor recebido da fonte quente: rendimento = W/Q_in = (Q_in - Q_out)/Q_in. Passo 4: Substitua os valores: rendimento = (2000 - 1500)/2000 = 500/2000 = 0,25, ou seja, 25%. Passo 5: Por que as outras estão erradas. A) Somar as duas trocas de calor não tem significado físico, e o resultado de 3500 J não é trabalho. B) Inverter a razão dá 133%, valor impossível, pois o rendimento de uma máquina térmica é sempre menor que 100%. C) Subtrair na ordem inversa dá um valor negativo, o que não faz sentido para uma energia útil. D) Usar Q_out/Q_in mede a fração de calor perdida, e não o rendimento. Passo 6: O gabarito oficial E está correto, pois o rendimento é de 25%.
💡 Dica: Use a fórmula do rendimento para calcular.
Alternativa por alternativa
Acredita que o trabalho útil é a soma das energias trocadas com as fontes quente e fria, como se o calor rejeitado fosse somado ao recebido.
Inverte a razão e divide o calor recebido pelo rejeitado, sem perceber que o resultado acima de 100% é fisicamente impossível para um rendimento.
Subtrai na ordem errada, obtendo um valor negativo de energia, e não percebe que o trabalho deve ser positivo e igual à diferença entre o calor recebido e o rejeitado.
Confunde o rendimento com a fração do calor rejeitado para a fonte fria, ou seja, mede a perda térmica e não a parcela convertida em trabalho.
Por que engana: Confundir a fórmula do rendimento, utilizando a soma ou subtração incorretamente dos valores de Q_in e Q_out.
O trabalho útil é W = Q_in - Q_out; rendimento é razão entre W e Q_in: ? = W/Q_in = (2000-1500)/2000 = 0,25 ? 25%.
Raio-X da questão
rendimento de máquina térmica
avaliacao
rendimento de máquina térmica · cálculo de porcentagem
Revisar a fórmula do rendimento de máquinas térmicas.
Confundir a fórmula do rendimento, utilizando a soma ou subtração incorretamente dos valores de Q_in e Q_out.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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