Um motor térmico opera com eficiência de 40% e absorve 1000 J de calor da fonte quente por ciclo. Calcule o…
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
Um motor térmico opera com eficiência de 40% e absorve 1000 J de calor da fonte quente por ciclo. Calcule o calor rejeitado por ciclo.
- A) O calor rejeitado é 800 J por ciclo.
- B) O calor rejeitado é igual ao calor absorvido, 1000 J.
- C) 600 J
- D) O motor não rejeita calor, apenas realiza trabalho.
- E) O calor rejeitado é 400 J por ciclo.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- A eficiência de um motor térmico é a razão entre o trabalho útil produzido e o calor absorvido da fonte quente: e = W / Q_quente. Com e = 40% = 0,40 e Q_quente = 1000 J, o trabalho por ciclo é W = 0,40 × 1000 = 400 J. Passo 2: Pela primeira lei da termodinâmica aplicada a um ciclo, a energia absorvida se divide entre trabalho realizado e calor rejeitado para a fonte fria: Q_quente = W + Q_frio. Passo 3: Logo, Q_frio = 1000 − 400 = 600 J. Passo 4: A alternativa C está correta, e o gabarito oficial confirma essa resposta. Passo 5: A alternativa A está errada, pois 800 J implicaria trabalho de apenas 200 J, o que não corresponde à eficiência de 40%. Passo 6: A alternativa B está errada, pois só haveria igualdade entre calor absorvido e rejeitado se o motor não produzisse trabalho, o que contradiz sua função. Passo 7: A alternativa D está errada, pois motores térmicos sempre rejeitam calor, conforme a segunda lei da termodinâmica, já que nenhum motor converte todo o calor em trabalho. Passo 8: A alternativa E está errada, pois 400 J é justamente o trabalho produzido por ciclo, e não o calor rejeitado.
💡 Dica: Use a fórmula da eficiência para encontrar o calor rejeitado.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente aplicou mal a fração complementar, tratando a eficiência como se o trabalho fosse 200 J (20% do calor absorvido) e subtraindo esse valor de 1000 J.
Por que engana: Confundir a relação entre calor absorvido e calor rejeitado, não aplicando corretamente a fórmula da eficiência.
O aluno aplicou a conservação de energia de forma incompleta, supondo que todo o calor absorvido sai como calor rejeitado, sem considerar que parte vira trabalho.
W = ?·Qh = 0,4·1000 J = 400 J; portanto Qc = Qh - W = 1000 J - 400 J = 600 J.
O aluno acredita que um motor pode converter todo o calor em trabalho, ignorando que a energia não aproveitada é necessariamente rejeitada à fonte fria.
O aluno confundiu o trabalho produzido por ciclo (400 J) com o calor rejeitado, esquecendo que a questão pede a energia que sai para a fonte fria.
Raio-X da questão
eficiência de motor térmico
avaliacao
eficiência de motor térmico · cálculo de calor
Revisar a fórmula da eficiência de motores térmicos e como calcular o calor rejeitado.
Confundir a relação entre calor absorvido e calor rejeitado, não aplicando corretamente a fórmula da eficiência.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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