UFRGS 2025 — questão 22 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: o rendimento de Carnot, o trabalho por ciclo e o calor que vai para a fonte fria.

Passo 1 — o rendimento de Carnot. É o máximo possível entre essas duas temperaturas, e depende só delas (em kelvin):

$$\eta = 1 - \frac{T_F}{T_Q} = 1 - \frac{150}{250} = \frac{2}{5}$$

Passo 2 — o trabalho. O rendimento é a fração do calor recebido que vira trabalho:

$$W = \eta\,Q_Q = \frac{2}{5} \times 1500 = 600\ \text{J}$$

Passo 3 — o calor rejeitado. Pela conservação da energia (1ª lei, ciclo completo), o que entrou e não virou trabalho sai para a fonte fria:

$$Q_F = Q_Q - W = 1500 - 600 = 900\ \text{J}$$

Conferindo: no ciclo de Carnot, $Q_F/Q_Q = T_F/T_Q$: $900/1500 = 0{,}6$ e $150/250 = 0{,}6$. Fecha.

⚠️ A armadilha: dividir a diferença de temperaturas pela temperatura fria: $100/150 = 2/3$. Daí sai $W = 1000$ J e $Q_F = 500$ J, a alternativa (E). O rendimento compara com o que entra, que vem da fonte quente.

A ideia em uma frase: rendimento de Carnot é 1 − T_F/T_Q; o trabalho é essa fração do calor recebido, e o resto vai para a fonte fria.

Resposta: alternativa A (2/5; 600 J; 900 J).