Um motor térmico recebe 500 J de calor da fonte quente e realiza 150 J de trabalho. Calcule o rendimento…
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 500 J de calor da fonte quente e realiza 150 J de trabalho. Calcule o rendimento térmico ? do motor.
- A) ? = 150 J / 1000 J = 0,15 = 15%
- B) ? = 150 J / 600 J = 0,25 = 25%
- C) ? = 500 J / 150 J = 3,33 = 333%
- D) ? = 150 J / 500 J = 0,30 = 30%
- E) ? = (500 J - 150 J) / 500 J = 0,70 = 70%
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. O calor retirado da fonte quente é Q1 = 500 J e o trabalho realizado pelo motor é τ = 150 J. Pelo enunciado, o pedido é o rendimento térmico (eta).
- Lembre a definição de rendimento de um motor térmico. Ele é a razão entre o trabalho útil obtido e a energia que o motor recebe da fonte quente: eta = τ / Q1.
- Substitua os valores. eta = 150 J / 500 J = 0,30 = 30%.
- Confira o resultado. Um rendimento deve ficar entre 0 e 1 (ou entre 0% e 100%), e 30% está dentro desse intervalo. Além disso, o calor restante, 500 - 150 = 350 J, seria rejeitado para a fonte fria, o que é coerente com o funcionamento de um motor térmico.
- Por que as demais estão erradas. A usa 1000 J no denominador, valor que não aparece no enunciado. B usa 600 J no denominador, valor que também não corresponde ao calor recebido. C inverte a razão e calcula Q1/tau, o que daria um valor acima de 100%, impossível para um motor. E calcula a fração de calor rejeitado para a fonte fria (Q2/Q1), e não o rendimento.
- Conclusão. O gabarito oficial D está correto, pois eta = 150 J / 500 J = 30%.
💡 Dica: Use a fórmula do rendimento térmico: Rendimento = Trabalho / Calor recebido.
Alternativa por alternativa
Usou 1000 J como denominador, provavelmente dobrando o calor de 500 J ou confundindo o valor recebido com outro número. Não percebeu que o rendimento deve usar apenas o calor recebido da fonte quente.
Escolheu um denominador de 600 J que não corresponde ao calor recebido, sugerindo uma soma ou valor inventado na base do cálculo. Não aplicou corretamente a definição de rendimento como trabalho dividido pelo calor recebido.
Por que engana: Confundir a relação entre trabalho realizado e calor recebido, aplicando a fórmula de forma incorreta.
Inverteu a razão, calculando calor recebido dividido pelo trabalho, o que dá 333%. Não entendeu que o rendimento é a fração do calor recebido que se transforma em trabalho útil, sempre menor ou igual a 100%.
Rendimento definido por ? = W / Q_in; substituindo W = 150 J e Q_in = 500 J resulta em ? = 0,30 (30%).
Calculou (Q1 - tau)/Q1, que é a fração do calor perdido para a fonte fria, e não o rendimento. Confundiu o rendimento com a parcela de energia rejeitada pelo motor.
Raio-X da questão
rendimento térmico
avaliacao
rendimento térmico · calor e trabalho
Revisar a fórmula do rendimento térmico em motores.
Confundir a relação entre trabalho realizado e calor recebido, aplicando a fórmula de forma incorreta.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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