FACISB 2016 — questão 66 de Física

Enunciado em texto
O esquema representa o fluxo de energia em uma máquina térmica que opera em ciclos, recebendo energia em forma de calor de uma fonte quente. Parte desse calor é convertido em trabalho mecânico útil e a diferença, não utilizada, é cedida para uma fonte fria.
[Esquema: “fonte quente” → seta “calor recebido” → “máquina térmica” → seta “calor cedido” → “fonte fria”; da máquina sai para baixo uma seta “trabalho mecânico”.]
O diagrama P × V representa o ciclo termodinâmico executado por essa máquina térmica.
[Gráfico: P × V. Ciclo triangular percorrido no sentido horário: de para em pressão constante; de para em volume constante; de de volta a por um segmento de reta inclinado.]
Sabendo que o rendimento dessa máquina é de 40%, a quantidade de calor fornecida a ela pela fonte quente, a cada ciclo, é igual a
(A) .
(B) .
(C) .
(D) .
(E) .
(Enunciado e figura: Vestibular FACISB 2016 — FACISB/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências da Saúde de Barretos Dr. Paulo Prata (FACISB) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: o calor que entra por ciclo, conhecido o rendimento e o ciclo no diagrama P × V.
Passo 1 — o trabalho do ciclo. Num ciclo, o trabalho líquido é a área interna do diagrama P × V. Aqui é um triângulo retângulo de catetos e ; como o sentido é horário, o trabalho é positivo (é motor):
Passo 2 — o rendimento. Rendimento é a fração do calor recebido que vira trabalho:
Passo 3 — juntar.
⚠️ A armadilha: multiplicar o trabalho pelo rendimento em vez de dividir: 0,40 × 0,5 = 0,20, que nem está entre as opções; ou esquecer o 1/2 do triângulo e multiplicar a área do retângulo por 0,40 (alternativa D). O calor recebido é sempre maior que o trabalho, então o fator tem de ser maior que 0,5.
A ideia em uma frase: trabalho do ciclo = área interna no P × V; calor recebido = trabalho ÷ rendimento.
Resposta: alternativa B ().
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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