Considere uma máquina térmica hipotética, completamente feita de cobre, operando a partir de uma caldeira que fornece 10^9 J de energia, para realizar um trabalho. A máquina, que inicialmente esta à temperatura ambiente Ti = 20° C, começa a funcionar e devido à uma eficiência de e = 15 %, aquece-se uniformemente até atingir uma temperatura final Tf = 100° C. Considerando que a densidade do cobre é ? = 8.890 kg / m3, calcule o volume total ocupado pela máquina térmica na fábrica.
Considerando que toda a energia desviada pela ineficiência térmica seja absorvida como calor pela máquina, teremos que o calor que aqueceu a máquina foi de Q=(10^9)*(0.15)J=1.5*10^8J. Como o cobre tem capacidade térmica de c=390J/kg.K, e o aumento de temperatura foi de ?T=80K, temos que a massa de cobre da máquina é de m=Q/(c.?T)=4807,692kg. Finalmente, o volume ocupado pelo cobre é de V=m*densidade=42740m3.
Obs: entende-se aqui por volume da maquina como aquele ocupado pelo material dela, já que nao se da informaçao sobre a geometria dela.
