Explique por que nenhuma máquina térmica entre reservatórios a Th = 600 K e Tc = 300 K pode converter 100% do…
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
Explique por que nenhuma máquina térmica entre reservatórios a Th = 600 K e Tc = 300 K pode converter 100% do calor Qh em trabalho. Calcule o rendimento máximo de Carnot e discuta implicações práticas.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Pelo 2.º princípio, transformação total é impossível; sempre há rejeição de calor. Rendimento máximo (Carnot): ?C = 1 - Tc/Th = 1 - 300/600 = 0,5 ? 50%. Logo, no melhor caso metade do calor vira trabalho; o restante deve ser rejeitado ao reservatório frio. Irreversibilidades reais reduzem ainda mais ?.
Explicação
Nenhuma máquina térmica pode converter todo o calor em trabalho devido à necessidade de rejeitar parte do calor para um reservatório mais frio, conforme estabelecido pelo segundo princípio da termodinâmica. O rendimento máximo de Carnot é calculado considerando as temperaturas dos reservatórios, resultando em um limite teórico de 50% para a conversão de calor em trabalho. Na prática, as irreversibilidades e perdas adicionais reduzem ainda mais esse rendimento, tornando-o sempre inferior ao máximo teórico.
Raio-X da questão
máquinas térmicas e rendimento
avaliacao
máquinas térmicas · rendimento de Carnot
Revisar o princípio de funcionamento das máquinas térmicas e o teorema de Carnot.
O aluno pode confundir a eficiência teórica com a eficiência prática, acreditando que é possível converter todo o calor em trabalho.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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