UFU 2011-2 — questão 13 de Física
Enunciado em texto
As máquinas a vapor mudaram a forma de o homem relacionar-se com a natureza e influenciaram até mesmo as relações humanas, com a mudança da mão de obra braçal para a força mecânica gerada por elas. Se tomarmos como exemplo uma locomotiva a vapor que funciona recebendo 800 J de sua caldeira e cedendo 200 J para o ambiente externo, poderemos afirmar que
A) essa locomotiva possui rendimento de apenas 25%, uma vez que 200 J, dos 800 J recebidos, são perdidos.
B) essa locomotiva possui rendimento de 75%, o que poderia ser aumentado se a máquina cedesse menos calor ao meio externo.
C) o trabalho realizado por essa locomotiva nesse processo é de 1000 J.
D) essa locomotiva teria rendimento máximo se o trabalho realizado por ela fosse igual ao calor cedido ao ambiente externo.
(Enunciado: Processo Seletivo UFU 2011-2, 1ª fase — Universidade Federal de Uberlândia.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Uberlândia (UFU) e à sua Diretoria de Processos Seletivos (DIRPS/UFU).
Resolução comentada
O que a questão pede: o trabalho e o rendimento de uma máquina térmica que recebe 800 J da fonte quente e cede 200 J à fonte fria.
Passo 1 — o trabalho. Pela primeira lei, num ciclo o que entra e não sai como calor rejeitado vira trabalho:
Passo 2 — o rendimento. É a fração do calor recebido que vira trabalho:
Escrito de outro jeito, : quanto menor o calor cedido ao ambiente, maior o rendimento. Exatamente o que diz a alternativa B.
Por que não as outras: A calcula a fração perdida (200/800 = 25%) e a chama de rendimento. C soma os calores em vez de subtrair: o trabalho é 600 J, não 1000 J. D não faz sentido: se o trabalho fosse igual ao calor cedido, seria 400 J para cada, com rendimento de 50%, menor que o atual; o rendimento cresce quando o calor cedido diminui.
⚠️ A armadilha: confundir rendimento com perda, como na alternativa A. Os 25% são o que vai embora; o que vira trabalho são os outros 75%.
A ideia em uma frase: trabalho é o calor recebido menos o cedido; rendimento é trabalho sobre calor recebido.
Resposta: alternativa B (rendimento de 75%).
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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