Um motor térmico recebe Qh = 600 J de uma fonte quente e rejeita Qc = 420 J para a fonte fria. Calcule a…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um motor térmico recebe Qh = 600 J de uma fonte quente e rejeita Qc = 420 J para a fonte fria. Calcule a eficiência térmica ? do motor usando ? = W/Qh e W = Qh - Qc. Apresente ? em % (unidades SI: J).
- A) ? = (600 + 420)/600 = 170%
- B) ? = 600/420 = 142,85%
- C) ? = (600 - 600)/600 = 0%
- D) ? = 420/600 = 70%
- E) ? = (600 - 420)/600 = 180/600 = 0,30 = 30%.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identificar os dados. Qh = 600 J (calor recebido da fonte quente) e Qc = 420 J (calor rejeitado para a fonte fria). Passo 2: Calcular o trabalho pela relação W = Qh - Qc, ou seja, W = 600 - 420 = 180 J. Passo 3: Calcular a eficiência pela relação eficiência = W/Qh, ou seja, eficiência = 180/600 = 0,30. Passo 4: Converter para porcentagem, multiplicando por 100, o que resulta em 30%. Passo 5: Comparar com o gabarito. A alternativa E, eficiência = (600 - 420)/600 = 180/600 = 0,30 = 30%, está correta e coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A soma os calores em vez de subtrair, o que não faz sentido físico porque o trabalho é a parte do calor recebido que se transforma em trabalho. B inverte a razão e dá um valor acima de 100%, o que é impossível para uma eficiência. C usa Qh no lugar de Qc, o que daria trabalho nulo e eficiência zero. D usa o calor rejeitado no numerador, calculando a fração que foi perdida e não a que foi aproveitada.
💡 Dica: Calcule W e depois a eficiência térmica.
Alternativa por alternativa
O aluno somou os calores (600 + 420) em vez de subtraí-los, achando que o trabalho é a soma do calor recebido com o rejeitado.
Por que engana: Confundir a fórmula da eficiência térmica, utilizando valores incorretos de Qh e Qc, levando a resultados impossíveis como porcentagens acima de 100% ou negativas.
O aluno inverteu a razão, dividindo o calor recebido pelo calor rejeitado, e não percebeu que o resultado acima de 100% é impossível para uma eficiência.
O aluno usou Qh no lugar de Qc ao calcular o trabalho, obtendo W = 0, e não percebeu que o enunciado dá valores diferentes para as duas fontes de calor.
O aluno tomou o calor rejeitado como numerador, calculando a fração perdida para a fonte fria, e não a fração do calor recebido que vira trabalho.
W = Qh - Qc = 600 J - 420 J = 180 J. Eficiência ? = W/Qh = 180 J / 600 J = 0,30 = 30%. Todas as grandezas em joules (SI).
Raio-X da questão
eficiência térmica
avaliacao
cálculo de eficiência · primeira lei da termodinâmica
Revisar a fórmula da eficiência térmica e o cálculo de trabalho em motores térmicos.
Confundir a fórmula da eficiência térmica, utilizando valores incorretos de Qh e Qc, levando a resultados impossíveis como porcentagens acima de 100% ou negativas.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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