Uma máquina de Carnot opera entre uma fonte quente a 500 K e uma fonte fria a 300 K. Qual é o rendimento…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Interpretar resultados e realizar previsões sobre atividades experimentais, fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas noções de probabilidade e incerteza, reconhecendo os limites explicativos das ciências.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma máquina de Carnot opera entre uma fonte quente a 500 K e uma fonte fria a 300 K. Qual é o rendimento máximo teórico dessa máquina?
- A) O rendimento máximo teórico é de 60%.
- B) O rendimento máximo teórico é de 20%.
- C) O rendimento máximo teórico é de 66,7%.
- D) O rendimento máximo teórico é de 40%.
- E) O rendimento máximo teórico é de 50%.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- O rendimento de uma máquina de Carnot depende apenas das temperaturas absolutas das fontes, com a fórmula eta = 1 - Tf/Tq, em que as temperaturas devem estar em kelvin. Passo 2: Os dados são Tq = 500 K (fonte quente) e Tf = 300 K (fonte fria). Passo 3: Calcule a razão Tf/Tq = 300/500 = 0,6. Passo 4: eta = 1 - 0,6 = 0,4, ou seja, 40%. Passo 5: Compare com o gabarito oficial: a alternativa D é a que eu obtive, coincidindo com o gabarito. Por que as outras estão erradas: A) 60% é apenas a razão Tf/Tq, sem subtrair de 1. B) 20% não corresponde a nenhuma operação válida com essas temperaturas. C) 66,7% é (Tq - Tf)/Tf, que usa a fonte fria no denominador, o que está incorreto. E) 50% não resulta de nenhum cálculo correto com os dados do enunciado.
💡 Dica: Use a fórmula do rendimento máximo da máquina de Carnot: 1 - (Tf/Tq).
Alternativa por alternativa
Calculou apenas a razão Tf/Tq (300/500 = 0,6) e tomou esse valor como rendimento, esquecendo a subtração de 1 da fórmula.
Provavelmente fez uma subtração ou divisão errada entre as temperaturas, sem seguir a fórmula eta = 1 - Tf/Tq.
Aplicou (Tq - Tf)/Tf, invertendo o denominador e usando a temperatura da fonte fria como base, em vez da fonte quente.
Por que engana: Confundir a fórmula do rendimento da máquina de Carnot e aplicar incorretamente os valores das temperaturas.
Correto. Para a máquina de Carnot, ? = 1 - Tc/Th = 1 - 300/500 = 1 - 0,60 = 0,40, ou 40%.
Chutou um valor intermediário, possivelmente assumindo que o rendimento deveria ser 'pela metade' ou sem um cálculo que relacione as duas temperaturas.
Raio-X da questão
rendimento máquina de Carnot
avaliacao
rendimento de máquinas térmicas · ciclo de Carnot
Revisar o conceito de rendimento térmico e a fórmula da máquina de Carnot.
Confundir a fórmula do rendimento da máquina de Carnot e aplicar incorretamente os valores das temperaturas.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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