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Máquina térmica e rendimento de Carnot

Informe as temperaturas das fontes quente e fria em °C e o calor recebido para ver o rendimento máximo de Carnot, o trabalho e o calor rejeitado.

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Limite teórico de rendimento

η = 1 − Tc ÷ Th (temperaturas em kelvin); W = η · Qh; Qc = Qh − W; T(K) = T(°C) + 273,15

Entre uma fonte quente a 500 °C (773,15 K) e uma fria a 25 °C (298,15 K), o rendimento máximo é 61,44%. De 1.000 J recebidos da fonte quente, no máximo 614,4 J viram trabalho e 385,6 J vão para a fonte fria.

Efeito da diferença de temperatura

Com fontes a 100 °C e 20 °C o limite cai para 21,44%. O rendimento de Carnot cresce com a diferença de temperatura entre as fontes e nunca chega a 100%, porque a fonte fria não pode estar no zero absoluto.

Limites

  • É o limite teórico de qualquer máquina térmica entre duas fontes; máquinas reais têm rendimento menor, por irreversibilidades.
  • A temperatura da fonte quente precisa ser maior que a da fria, e as duas acima do zero absoluto (−273,15 °C).
  • A página não dimensiona motores, turbinas nem refrigeradores.

Perguntas frequentes

Como calcular o rendimento de Carnot?

Converta as temperaturas para kelvin e use η = 1 − Tc ÷ Th. Entre 500 °C e 25 °C o rendimento máximo é cerca de 61,4%.

O que é uma máquina térmica?

É um dispositivo que converte calor de uma fonte quente em trabalho, rejeitando parte do calor para uma fonte fria. O rendimento de Carnot é o limite para esse processo.

Como calcular o calor rejeitado pela máquina térmica?

É o calor recebido menos o trabalho: Qc = Qh − W. Com 1000 J recebidos e 614,4 J de trabalho, são 385,6 J.