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Física Termodinâmica

1-A caldeira das antigas locomotivas a vapor eram
máquinas térmicas que convertiam parte do calor
produzido em trabalho para movimentar o trem. Essas
locomotivas fizeram parte de uma grande Revolução
Industrial, pois possibilitou um avanço na parte de
logística e distribuição de produtos e matéria prima. Um
exemplar de caldeira é reproduzido em um laboratório
de história tecnológica e consiste em uma fonte de 600
K que fornece vapor, correspondente a 1000 kcal para
uma turbina. Depois disso, o vapor cede ao
condensador, a 293 K, 800 kcal do calor produzido. Com
base no texto, determine qual é o rendimento dessa
caldeira.

.

 

.

2-Teoricamente, as máquinas térmicas com o melhor
rendimento possível são as máquinas que operam em
ciclos de duas transformações isotérmicas e duas
transformações adiabáticas, o ciclo de Carnot. Uma
simulação de computador cria uma máquina desse tipo
que fornece um trabalho útil de 1000 J por ciclo.
Considerando que essa simulação opera entre
temperaturas das fontes térmicas de 127 °C e 27°C
determine a quantidade de calor retirada da fonte
quente em cada ciclo.

Foto de Gustavo M.
Gustavo perguntou há 2 anos

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Professor Roberval B.
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Respondeu há 2 anos
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Olá, gostaria apenas de retificar a resposta da segunda questão.

No cálculo do rendimento máximo as temperturas devem estar em Kelvin, sendo assim temos:

 

Logo o rendimento será:

Como o Trabalho realizado é de 1000 J e é solicitado a quantidade de calor retirada da fonte quente a cada ciclo temos:

 

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Professor Reginaldo A.
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Respondeu há 2 anos

Bom dia Gustavo,

No primeiro exercício você tem CALOR FORNECIDO Qf=1000  kcal (na fonte quente) e CALOR CEDIDO Qc=800 kcal (na fonte fria ou dissipado) parte do calor fornecido será transformado em trabalho. O rendimento então é o quanto foi fornecido em relação ao dissipado e isso dará a rendiento da máquina térmica que pode ser cálculado pela expressão R=1 - Qc/Qf, logo: 

R= 1 - 800/1000 = 0,2  ou 20%.

No sTegundo exercício,  determinamos a efiência da máquina térmica funcionando no cíclo, e aplicamos isso na energia por cíclo e saberemos quanto é retirado a cada cíclo.  Lembrando que nenhuma máquina térmica possui rendimento 100%, podemos calcular o rendimento no cíclo de Carnot pela expressão R=1-Tf/Tq onde Tf é a temperatura na fonte quente e Tf temperatura na fonte fria. Com isso,

R=1-27/127 = 0,787  equivalendo a 78,7%   aplicando isso a 1000J serão retiradas a cada cilco uma fração de 787,7J aproximadamente.

 

Espero ter ajudado.

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