(Dif 3, Dissertativa) Derive a expressão para a potência elétrica entregue por um motor térmico reversível…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
(Dif 3, Dissertativa) Derive a expressão para a potência elétrica entregue por um motor térmico reversível (Carnot) acoplado a um gerador, a partir do fluxo de calor Q?_h fornecido ao motor, e calcule numericamente para T_h = 800 K, T_c = 300 K, Q?_h = 1,2×10^3 J·s^-1 e rendimento de conversão mecânica?elétrica igual a 80%. Use ?_Carnot = 1 - T_c/T_h.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Para motor reversível (Carnot) ? = 1 - T_c/T_h. A potência mecânica gerada é P_mech = ?·Q?_h. A potência elétrica é P_el = rendimento_conv·P_mech. Substituindo: ? = 1 - 300/800 = 1 - 0,375 = 0,625. P_mech = 0,625·1,2×10^3 J·s^-1 = 750 J·s^-1 = 750 W. Com rendimento de conversão 80%: P_el = 0,80·750 W = 600 W. Resultado: 600 W entregue ao gerador.
Explicação
A derivação da expressão para a potência elétrica envolve calcular a eficiência do motor Carnot e a potência mecânica gerada a partir do calor fornecido. Em seguida, ao aplicar o rendimento de conversão mecânica-elétrica, obtém-se a potência elétrica efetivamente entregue ao gerador. Os valores numéricos são substituídos nas fórmulas, resultando em um valor final que representa a potência elétrica gerada.
Raio-X da questão
potência elétrica motor térmico
avaliacao
potência elétrica · ciclo de Carnot
Revisar a derivação da eficiência de Carnot e a relação entre calor e potência.
O aluno pode confundir a relação entre calor fornecido e a eficiência do motor, não aplicando corretamente a fórmula de rendimento.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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