Uma fornalha queima pellets de biomassa com poder calorífico L = 2,50×10^7 J/kg. Um pellet de massa m_p =…
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
Uma fornalha queima pellets de biomassa com poder calorífico L = 2,50×10^7 J/kg. Um pellet de massa m_p = 0,0200 kg é queimado e uma máquina térmica converte a energia liberada em trabalho com eficiência ? = 20%. Considere g = 10 m/s². Calcule (a) a energia térmica liberada, (b) o trabalho útil produzido e (c) verifique se esse trabalho basta para elevar uma carga M = 50,0 kg por h = 5,00 m. Indique equações e hipóteses.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
(a) Energia térmica liberada: E_th = m_p·L = 0,0200·2,50×10^7 = 5,00×10^5 J. (b) Trabalho útil: W = ?·E_th = 0,20·5,00×10^5 = 1,00×10^5 J. (c) Trabalho necessário para elevar M: W_req = M g h = 50,0·10·5,00 = 2,50×10^3 J. Conclusão: W (1,00×10^5 J) » W_req (2,50×10^3 J), logo um pellet é suficiente; número de elevações possíveis ˜ 1,00×10^5 / 2,50×10^3 = 40. Hipóteses: eficiência global = ? inclui perdas; despreza-se energia não aproveitada além da definida por ?; g = 10 m/s².
Explicação
A energia térmica liberada é calculada multiplicando a massa do pellet pelo seu poder calorífico, resultando em uma quantidade significativa de energia. A eficiência da máquina térmica determina o trabalho útil que pode ser extraído dessa energia, que é muito maior do que o trabalho necessário para elevar a carga. Portanto, é possível realizar várias elevações com a energia disponível, confirmando a viabilidade do processo.
Raio-X da questão
energia térmica e trabalho
avaliacao
energia térmica · trabalho e potência
Revisar as fórmulas de energia térmica e trabalho em máquinas térmicas.
O aluno pode confundir a energia térmica liberada com o trabalho útil produzido, não considerando a eficiência da máquina térmica.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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