Exercício Resolvido de Temodinâmica

O cilindro de uma máquina a vapor recebe 2300 kcal por unidade de tempo, desse total 2070 kcal são perdidas para o meio externo. Qual o rendimento térmico dessa máquina.

Dados do problema:

Calor recebido: Q₁ = 2300 kcal;
Calor perdido: Q₂ = 2070 kcal.

Esquema do problema:

Uma quantidade de calor (Q₁) é introduzida no cilindro, enquanto esfria ela realiza um trabalho (W) empurrando o pistão, uma quantidade de calor (Q₂), não utilizada no trabalho, é expelida na forma de vapor (Figura 1).

Figura 1

Solução

O rendimento será dado por

\[ \bbox[#99CCFF,10px] {\eta =\frac{W}{Q_{1}}=\frac{Q_{1}-Q_{2}}{Q_{1}}} \]

\[ \begin{gather} \eta =\frac{2300-2070}{2300}\\ \eta=\frac{230}{2300}\\ \eta =0,1=\frac{10}{100} \end{gather} \]

\[ \bbox[#FFCCCC,10px] {\eta =10\;\text{%}} \]

Observação: Os valores estão dados em quilocalorias (kcal), mas não é necessário levar em consideração o fator \( \text{quilo}=1000=10^{3} \), pois este valor é simplificado quando se faz a divisão no cálculo do rendimento.