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Questão FC277612

No Brasil, as locomotivas a vapor ficaram popularmente conhecidas como Maria Fumaça, pois sua locomoção custava a emissão de uma enorme quantidade de fumaça, gerada pela água em eb

Termologia

CEBRASPE (CESPE) · 2021

No Brasil, as locomotivas a vapor ficaram popularmente conhecidas como Maria Fumaça, pois sua locomoção custava a emissão de uma enorme quantidade de fumaça, gerada pela água em ebulição, além de fuligem.

 

Considere que uma locomotiva a vapor funcione com uma caldeira operando a 200 ºC e todo o vapor escape diretamente à atmosfera (CNTP). Nesse caso, a quantidade de trabalho útil idealmente produzido para cada 100 calorias geradas na caldeira seria mais próximo de

  1. 0,5 caloria.
  2. 1 caloria.
  3. 2 calorias.
  4. 20 calorias.
  5. 78 calorias.
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Gabarito

D

Comentário do professor

Para a estimativa ideal usamos a eficiência de Carnot, que depende só das temperaturas das fontes em Kelvin.

Convertemos: \(T_Q=200^\circ C+273=473\;K\). Como o vapor sai à atmosfera e condensa/entra em equilíbrio a 1 atm, a fonte fria é a ebulição da água: \(T_f=100^\circ C+273=373\;K\).

Assim \( \eta = 1 - \frac{T_f}{T_Q} = 1 - \frac{373}{473} \approx 0{,}21\) (21%).

Para cada 100 calorias fornecidas na caldeira, o trabalho útil ideal é \(W=\eta Q \approx 0{,}21\times100 \approx 21\) calorias, valor mais próximo de 20 calorias.

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