Um motor térmico realiza trabalho W = 2,00×10^5 J por ciclo. O calor fornecido por ciclo vem da queima de…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um motor térmico realiza trabalho W = 2,00×10^5 J por ciclo. O calor fornecido por ciclo vem da queima de massa m = 1,00×10^-2 kg com LHV = 44×10^6 J/kg. Calcule a eficiência ? = W/Q_h e o calor rejeitado Q_c = Q_h - W. Use Q_h = m·LHV (J).
- A) Q_h = 0,01·44×10^6 = 4,40×10^5 J; ? = 2,00×10^5/4,40×10^5 = 0,4545 ˜ 45,5%; Q_c = 2,40×10^5 J.
- B) Q_h = m·LHV = 10 J
- C) Q_h = 0,01·44·10^5 J = 4,40 J
- D) ? = 2,00×10^5/4,40 = 0,4545%
- E) Q_c = W - Q_h = 2,00×10^5 - 4,40×10^5 J
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Calcule o calor fornecido por ciclo: Q_h = m·LHV = 0,01 × 44×10^6 = 4,40×10^5 J. Passo 2: Calcule a eficiência: eta = W/Q_h = 2,00×10^5 / 4,40×10^5 = 0,4545, ou seja, cerca de 45,5%. Passo 3: Calcule o calor rejeitado pela relação de conservação de energia: Q_c = Q_h - W = 4,40×10^5 - 2,00×10^5 = 2,40×10^5 J. Passo 4: Compare com as alternativas. A alternativa A apresenta exatamente esses valores e está correta, em concordância com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: B calcula Q_h como 10 J, o que ignora a potência de dez do LHV; C obtém 4,40 J por perder a potência de dez no produto; D usa Q_h = 4,4 J, o que dá eficiência absurda, e ainda confunde a fração 0,4545 com porcentagem; E inverte a subtração, o que daria Q_c negativo e não respeita a relação Q_h = W + Q_c.
💡 Dica: Calcule Q_h e depois a eficiência.
Alternativa por alternativa
Calcule Q_h = m·LHV = 4,40×10^5 J; ? = W/Q_h = 2,00×10^5/4,40×10^5 ˜0,4545; Q_c = Q_h - W = 2,40×10^5 J.
O aluno multiplica 0,01 por 44 e trata o resultado como se fosse Q_h, ignorando o fator 10^6 do LHV. Assim chega a 10 J, valor sem sentido para a energia de uma queima.
O aluno escreve LHV como 44×10^5 em vez de 44×10^6, perdendo uma potência de dez. Com isso obtém 4,40 J, em vez de 4,40×10^5 J.
O aluno usa Q_h = 4,4 J, o que já está errado, e depois trata 0,4545 como porcentagem direta, sem multiplicar por 100. Os dois erros se somam e produzem um resultado absurdo.
Por que engana: Confundir a fórmula de eficiência e calcular incorretamente o calor fornecido pelo motor.
O aluno inverte a relação de energia e calcula Q_c como W - Q_h. Não percebe que o calor rejeitado é a parte de Q_h que não vira trabalho, logo Q_h = W + Q_c.
Raio-X da questão
eficiência de motor térmico
avaliacao
cálculo de eficiência · calor específico
Revisar os conceitos de eficiência e calor em motores térmicos.
Confundir a fórmula de eficiência e calcular incorretamente o calor fornecido pelo motor.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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