Um engenheiro assume a hipótese de que uma máquina se comporta de acordo com o ciclo de Carnot. Sabe-se que, no seu funcionamento, a máquina tem um rendimento de 20%, recebe 1000 J de uma fonte quente e a fonte fria se encontra a 27°C. Assim, a cada ciclo, a quantidade de calor dissipada para a sua fonte fria é de
- A)200 J
Errada, porque 200 J é o trabalho produzido, não o calor rejeitado para a fonte fria.
- B)400 J
Errada, porque 400 J não corresponde nem ao trabalho nem ao calor descartado com os dados fornecidos.
- C)600 J
Errada, porque 600 J seria um valor intermediário sem relação com o rendimento de 20% e com a conta correta.
- D)800 J
Certa, pois o rendimento de 20% transforma 200 J em trabalho e os 800 J restantes são dissipados para a fonte fria.
- E)900 J
Errada, porque 900 J implicaria um rendimento muito menor do que o informado no enunciado.
Gabarito: D
Em máquinas térmicas, a ideia central é simples: a máquina recebe calor da fonte quente, transforma parte disso em trabalho e rejeita o restante para a fonte fria. No ciclo de Carnot, essa relação é idealizada e serve como referência máxima de rendimento para uma máquina operando entre duas temperaturas. Aqui, o rendimento dado é de 20%, isto é, apenas 20% do calor recebido vira trabalho útil. Se a máquina recebe 1000 J da fonte quente, então o trabalho realizado em cada ciclo é 20% disso, ou seja, 200 J. O restante do calor não desaparece por mágica térmica, ele precisa ser descartado para a fonte fria. Então, fazemos a conta direta: Qfria = Qquente - W. Substituindo os valores: Qfria = 1000 J - 200 J = 800 J. É exatamente esse o calor dissipado por ciclo para a fonte fria. A temperatura da fonte fria, 27°C, até poderia ser usada em uma análise de Carnot mais completa, mas nesta questão ela não é necessária para achar o valor pedido. Portanto, o gabarito é D, porque a máquina rejeita 800 J para a fonte fria em cada ciclo. Em termos de prova, o truque clássico é lembrar que rendimento não é o calor rejeitado, e sim a fração do calor de entrada convertida em trabalho.