Ciclo de Carnot, Calor Sensível e exercícios

Rendimento das máquinas térmicas

Podemos chamar de rendimento de uma máquina a relação entre a energia utilizada como forma de trabalho e a energia fornecida:

+m motor , vapor realiza um trabalho de '-./ quando lhe é fornecido uma quantidade de calor igual a -0./ 1ual a capacidade percentual que o motor tem de transformar energia térmica em trabalho2

Considerando: Ciclo de Carnot

=rendimento; = trabalho convertido através da energia térmica fornecida;

3uma máquina de Carnot" a quantidade de calor que é fornecida pela fonte de aquecimento e a quantidade cedida , fonte de resfriamento são proporcionais ,s suas temperaturas absolutas" assim:

=quantidade de calor fornecida pela fonte de aquecimento; =quantidade de calor não transformada em trabalho 4ssim" o rendimento de uma máquina de Carnot é:

!ogo" podemos e#pressar o rendimento como: e !ogo:

$ valor m%nimo para o rendimento é 0 se a máquina não realizar nenhum trabalho" e o má#imo 1, se fosse poss%vel que a máquina transformasse todo o calor recebido em trabalho" mas como visto" isto não é poss%vel Para sabermos este rendimento em percentual" multiplica&se o resultado obtido por '(() *#emplo ':

5endo: = temperatura absoluta da fonte de resfriamento

= temperatura absoluta da fonte de aquecimento

B = variação de temperatura AC> 1uando:

Com isto se conclui que para que ha6a '(() de rendimento" todo o calor vindo da fonte de aquecimento deverá ser transformado em trabalho" pois a temperatura absoluta da fonte de resfriamento deverá ser (7 Partindo da% conclui&se que o zero absoluto não é poss%vel para um sistema f%sico

Q>0:

o corpo ganha calor

Q<0:

o corpo perde calor

*#emplo 0: 1ual a quantidade de calor sens%vel necessária para aquecer uma barra de ferro de -.g de -(AC para -(( AC2 Dado: calor espec%fico do ferro = ("''Ecal@gAC

*#emplo -: 1ual o rendimento má#imo te8rico de uma máquina , vapor" cu6o fluido entra a 9(C e abandona o ciclo a -((C2

Calor sensível

< denominado calor sens%vel" a quantidade de calor que tem como efeito apenas a alteração da temperatura de um corpo 4ssim:

$nde: 1 = quantidade de calor sens%vel cal ou /> c = calor espec%fico da subst?ncia que constitui o corpo cal@gAC ou /@.gAC> m = massa do corpo g ou .g>

*F*GCHCI$5 D* JIF4KL$ '> Para derreter uma barra de um material w  de '.g é necessário aquecM&lo até a temperatura de '(((AC 5endo a temperatura do ambiente no momento analisado -(AC e o calor espec%fico de w=4,3J/ .gAC" qual a quantidade de calor necessária para derreter a barra2 -> +ma máquina térmica c%clica recebe 9((( / de calor de uma fonte quente e realiza trabalho de 09(( / Calcule o rendimento dessa máquina térmica 0> +ma máquina térmica recebe N(( / de calor de uma fonte quente" em uma temperatura de O(( 7" e re6eita 0(( / para uma fonte fria Calcule a temperatura da fonte fria e o trabalho realizado pela máquina O> +ma máquina que opera em ciclo de Carnot tem a temperatura de sua fonte quente igual a 00(AC e fonte fria , '(AC 1ual é o rendimento dessa máquina2

9> $ calor espec%fico de uma substancia é ("9 cal@goC 5e a temperatura de O g dessa substancia se eleva de '( oC" calcule qual a quantidade de calor absorvida" em calorias > Cedem&se NO cal a -((g de ferro que estão a uma temperatura de '(oC 5abendo&se que o calor espec%fico do ferro vale ("''O cal@g oC" calcule a temperatura final do ferro