Considere um gerador elétrico acionado por uma máquina térmica que recebe Qh = 5,0×10^5 J de um reservatório a…
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
Considere um gerador elétrico acionado por uma máquina térmica que recebe Qh = 5,0×10^5 J de um reservatório a 800 K e rejeita Qc = 3,0×10^5 J a 300 K. a) Calcule o trabalho mecânico disponível. b) Calcule a eficiência prática. c) Compare essa eficiência com a de um ciclo de Carnot entre 800 K e 300 K e descreva as principais perdas que reduzem a energia elétrica entregue.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
a) W = Qh - Qc = 2,0×10^5 J. b) ? = W/Qh = 2,0×10^5/5,0×10^5 = 0,40 (40%). c) ?Carnot = 1 - 300/800 = 0,625 (62,5%); eficiência prática inferior ao ideal. Perdas típicas: irreversibilidades térmicas, atrito mecânico, trocas de calor não ideais, perdas elétricas (resistência, histerese e correntes parasitas) e vazamentos térmicos.
Explicação
O trabalho mecânico disponível é obtido pela diferença entre a energia recebida e a rejeitada, resultando em 2,0×10^5 J. A eficiência prática é calculada como a razão entre o trabalho realizado e a energia fornecida, resultando em 40%, que é inferior à eficiência teórica do ciclo de Carnot, que é 62,5%. As principais perdas que reduzem a eficiência incluem irreversibilidades térmicas, atrito mecânico e perdas elétricas, que ocorrem durante a conversão de energia.
Raio-X da questão
trabalho e eficiência
avaliacao
primeira e segunda leis da termodinâmica · ciclo de Carnot
Revisar os conceitos de trabalho mecânico e eficiência em máquinas térmicas.
O aluno pode confundir a eficiência prática com a eficiência teórica do ciclo de Carnot, não considerando as perdas reais do sistema.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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