Questão 56

AFA 2020

Física

(AFA - 2020)

QUESTÃO ANULADA!!

Considere uma máquina térmica ideal M que funciona realizando o ciclo de Carnot, como mostra a figura abaixo.

Essa máquina retira uma quantidade de calor Q de um reservatório térmico à temperatura constante T, realiza um trabalho total $au$ e rejeita um calor Q₂ para a fonte fria à temperatura T/2, também constante.

A partir das mesmas fontes quente e fria projeta-se quatro máquinas térmicas A, B, C e D, respectivamente, de acordo com as figuras 1, 2, 3 e 4 abaixo; para que realizem, cada uma, o mesmo trabalho $au$ da máquina M rejeita $Q_2$ para a fonte fria a uma temperatura $frac{T}{2}$

Nessas condições, as máquinas térmicas que poderiam ser construídas a partir dos projetos apresentados, seriam

a) A e B

b) B e C

c) C e D

d) A e D

Próxima questão.

Assinale a alternativa A.

Gabarito:

Próxima questão.

Resolução:

Nenhuma máquina térmica pode ter rendimento maior que o Rendimento do ciclo de Carnot. Logo:

$eta_{carnot} = 1 - frac{T_f}{T_Q} = frac{1}{2}$

Além disso, para o ciclo de Carnot, segue:

$frac{Q_2}{Q} = frac{T_f}{T_Q} = frac{1}{2} Rightarrow Q_2 = frac{Q}{2}$

Desse modo, segue para as demais máquinas:

MÁQUINA A:

$eta_A = 1-frac{Q_f}{Q_q} = 1- frac{frac{2Q_2}{3}}{frac{5Q}{6}} = frac{3}{5} > eta_{carnot}$

MÁQUINA B:

$eta_B = 1-frac{Q_f}{Q_q} = 1- frac{frac{3Q_2}{2}}{2Q} = frac{5}{8} > eta_{carnot}$

MÁQUINA C:

$eta_C = 1-frac{Q_f}{Q_q} = 1- frac{2Q_2}{frac{3Q}{2}} = frac{1}{3} < eta_{carnot}$

MÁQUINA D:

$eta_D = 1-frac{Q_f}{Q_q} = 1- frac{frac{Q_2}{4}}{frac{5Q}{8}} = frac{4}{5} > eta_{carnot}$

Logo, notamos que apenas a máquina térmica C é viável. Portanto a questão acima não possui resposta

QUESTÃO ANULADA

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