EsPCEx 2020/2021 — questão 26 de Física
Enunciado em texto
Considere uma máquina térmica que opera um ciclo termodinâmico que realiza trabalho.
A máquina recebe 400 J de uma fonte quente cuja temperatura é de 400 K e rejeita 200 J para uma fonte fria, que se encontra a 200 K. Neste ciclo a máquina térmica realiza um trabalho de 200 J.
• Analisando o ciclo termodinâmico exposto acima conclui-se que a máquina térmica é um __I__.
• Essa máquina térmica __II__ a 1ª Lei da Termodinâmica.
• O rendimento desta máquina é __III__ a 50%.
A opção que corresponde ao preenchimento correto das lacunas (I), (II) e (III) é:
(A) I – refrigerador; II – não atende; III – maior que
(B) I – refrigerador; II – atende; III – igual a
(C) I – motor térmico; II – atende; III – menor que
(D) I – motor térmico; II – não atende; III – maior que
(E) I – motor térmico; II – atende; III – igual a
(Enunciado: EsPCEx — Concurso de Admissão 2020/2021, 1º dia, Modelo A.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Escola Preparatória de Cadetes do Exército (EsPCEx), do Exército Brasileiro.
Resolução comentada
O que a questão pede: classificar a máquina, verificar a 1ª lei e comparar o rendimento com 50%.
(I) motor térmico. Recebe calor da fonte quente, realiza trabalho e rejeita calor na fonte fria. O refrigerador faz o contrário: recebe trabalho para tirar calor da fonte fria.
(II) atende. No ciclo, a energia que entra tem de sair: . Confere.
(III) igual a 50%.
O rendimento é igual ao máximo teórico (Carnot) para essas fontes, então não viola a 2ª lei. Seria uma máquina ideal, operando no ciclo de Carnot.
⚠️ A armadilha: marcar "menor que" por achar que nenhuma máquina chega ao rendimento de Carnot. Isso vale para máquinas reais, mas a pergunta é só sobre o número: 200/400 é igual a 50%.
A ideia em uma frase: 1ª lei: Q_quente = W + Q_fria; rendimento = W/Q_quente, nunca maior que 1 − T_F/T_Q.
Resposta: alternativa E.
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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