PUC-RS 2014 — questão 5 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: o trabalho que a turbina realiza com 100 kJ de calor, sabendo que ela rende 80% do máximo possível.

Passo 1 — o rendimento ideal (Carnot) entre 800 K e 400 K:

$$\eta_C = 1 - \frac{T_f}{T_q} = 1 - \frac{400}{800} = 0{,}50$$

Passo 2 — o rendimento real:

$$\eta = 0{,}80 \times 0{,}50 = 0{,}40$$

Passo 3 — o trabalho:

$$W = \eta\,Q = 0{,}40 \times 100 = 40\ \text{kJ}$$

⚠️ A armadilha: aplicar os 80% direto sobre o calor e achar 80 kJ (alternativa A). Os 80% são do rendimento de Carnot, que já é só 50%.

A ideia em uma frase: primeiro o limite de Carnot, $1 - T_f/T_q$; depois a fração dele que a máquina real alcança.

Resposta: alternativa C (40 kJ).