UEM 2017 (Inverno, Conhecimentos Específicos) — questão 16 de Física
Enunciado em texto
Em relação às máquinas térmicas, assinale o que for correto.
(01) Se o rendimento de uma máquina térmica é de 25%, significa que apenas 1/4 da energia recebida por essa máquina, na forma de calor, é convertida em trabalho realizado pela máquina.
(02) O ciclo de Carnot determina o rendimento máximo que uma máquina térmica pode ter entre duas temperaturas fixas.
(04) Uma máquina térmica operando segundo um ciclo constituído por duas transformações isotérmicas e duas transformações adiabáticas, trabalhando entre as temperaturas absolutas K e K, apresenta um rendimento de 20%.
(08) Em um ciclo de transformações sofridas por um sistema termodinâmico, não há variação da energia interna, significando que a temperatura do sistema permanece constante ao longo do processo.
(16) Um ciclo de transformações dado por duas isobáricas e por duas isovolumétricas pode ser representado por um retângulo em um diagrama PV.
(Enunciado: Vestibular UEM 2017 (Inverno), Conhecimentos Específicos — UEM/CVU.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar afirmações sobre rendimento de máquinas térmicas e sobre ciclos.
(01) Verdadeira. Rendimento é ; 25% quer dizer que um quarto do calor recebido vira trabalho (os outros três quartos vão para a fonte fria).
(02) Verdadeira. É o teorema de Carnot: nenhuma máquina operando entre duas temperaturas supera o rendimento do ciclo de Carnot.
(04) Verdadeira. Duas isotérmicas e duas adiabáticas formam o ciclo de Carnot:
(08) Falsa. No ciclo completo porque o sistema volta ao estado inicial, mas a temperatura varia ao longo do ciclo (no ciclo de Carnot, por exemplo, ela vai de a e volta).
(16) Verdadeira. Isobáricas são segmentos horizontais (P constante) e isovolumétricas, segmentos verticais (V constante) no diagrama PV: os quatro formam um retângulo.
⚠️ A armadilha: na (08), confundir “ΔU = 0 no ciclo” (estado final igual ao inicial) com “temperatura constante durante o ciclo”. A energia interna varia nas etapas, só que as variações se cancelam.
A ideia em uma frase: rendimento é W/Q_q, limitado pelo de Carnot (1 − T_f/T_q); num ciclo, ΔU total é zero, mas não etapa por etapa.
Resposta: soma 23 (01 + 02 + 04 + 16).
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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.