Exercícios sobre o rendimento de máquinas térmicas
Questão 1) Uma máquina térmica opera, recebendo 600 J de calor a cada ciclo, realizando, assim, 400 J de trabalho. Calcule o valor aproximado do rendimento dessa máquina térmica, em porcentagem, e assinale a alternativa correta:
a) 80 %
b) 50 %
c) 66 %
d) 55 %
e) 95 %
Gabarito: Letra C
Resolução:
O rendimento das máquinas térmicas convencionais pode ser calculado por meio do cálculo a seguir:
Ao final do cálculo, multiplicamos o resultado por 100, para que a resposta seja dada em porcentagem, portanto, a alternativa correta é a letra C.
Questão 2) As fontes quente e fria de uma máquina de Carnot operam em temperaturas de 500 K e 300 K, respectivamente. Sabendo disso, determine o rendimento dessa máquina, em porcentagem e assinale a alternativa correta:
a) 80 %
b) 40 %
c) 60 %
d) 75 %
e) 55 %
Gabarito: Letra B
Resolução:
Para calcularmos o rendimento de uma máquina de Carnot, utilizamos a fórmula mostrada abaixo, observe:
De acordo com os cálculos, o rendimento dessa máquina de Carnot é igual a 40%, dessa maneira, a alternativa correta é a letra B.
Questão 3) De acordo com as leis da termodinâmica, uma máquina térmica real:
a) pode atingir rendimentos superiores aos das máquinas de Carnot.
b) nunca poderá ter um rendimento superior ao rendimento de uma máquina de Carnot.
c) tem rendimento igual a 100 %.
d) tem um rendimento que depende exclusivamente das temperaturas das fontes quente e fria.
e) pode ter rendimentos superiores a 100 %.
Gabarito: Letra B
Resolução:
As máquinas térmicas reais não podem, operando nas mesmas condições, apresentar rendimentos superiores ao de uma máquina de Carnot. Além disso, o rendimento da máquina térmica real depende das quantidades de calor trocadas entre as fontes quentes e fria da máquina, portanto, a alternativa correta é a letra B.
Questão 4) De acordo com o funcionamento das máquinas térmicas e as leis da termodinâmica, em um ciclo completo de uma máquina térmica:
a) a variação de temperatura é negativa.
b) a variação de temperatura é positiva.
c) a quantidade de calor trocada com as fontes de calor são nulas, pois as transformações sofridas são adiabáticas.
d) a realização de trabalho é nula, uma vez que, depois de expandir, a substância de trabalho sofre uma contração em seu volume.
e) a variação de energia interna é nula, pois a máquina volta a operar com a temperatura inicial.
Gabarito: Letra E
Resolução:
Qualquer máquina térmica opera em ciclos. Durante um ciclo, a máquina passa por diversos estados de pressão, volume e temperatura, no entanto, no início de um novo ciclo, a temperatura da máquina retorna à sua medida inicial, por isso, a variação da energia interna, que depende da temperatura, é nula
