Questão FC278387
Texto A descoberta do eletromagnetismo significou uma grande revolução para a humanidade: a possibilidade de transporte quase instantâneo de grandes quantidades de energia a longas
Termologia
CEBRASPE (CESPE) · 2023
Texto
A descoberta do eletromagnetismo significou uma grande revolução para a humanidade: a possibilidade de transporte quase instantâneo de grandes quantidades de energia a longas distâncias. O entendimento dos fluxos energéticos e de suas perdas, ao longo da cadeia de produção, transporte e utilização da energia elétrica, é de fundamental importância para o aumento da eficiência energética e a mitigação de seus efeitos sobre a natureza.
Para o estudo simplificado desses processos, foi criado um sistema constituído por um motor de combustão a diesel que opera em um ciclo de Carnot, conforme figura a seguir. A cada ciclo do motor, uma quantidade de calor \(Q_1\) é fornecida pela queima do diesel, um trabalho \(W\) é realizado e um calor \(Q_2\) é ejetado para fora do motor. O motor faz girar uma bobina com velocidade angular constante \(\omega\) de 21.600 graus por segundo, em uma região preenchida por um campo magnético uniforme e estacionário, gerado por um ímã permanente, com intensidade 1/12\(\pi\) tesla. Na bobina, está enrolado um fio condutor formando por \(N\) = 22 espiras circulares cuja área de seção transversal é igual a \(A\) = 1 m2. Devido à indução magnética, uma força eletromotriz \(\xi\) é gerada em uma tomada que está ligada a um circuito, fornecendo corrente elétrica \(I\) a um aparelho de resistência equivalente igual a \(R\). A resistência interna dos fios da bobina e da tomada é denotada por \(R\)'. O eixo de rotação da bobina é perpendicular ao campo magnético.
De maneira simplificada, pode-se considerar que o motor e a bobina representam uma usina geradora de energia elétrica, os fios que ligam a bobina até a tomada representam as linhas de transmissão e o aparelho ligado à tomada representa os dispositivos movidos a energia elétrica.
Com base nas informações fornecidas no texto precedente e na figura apresentada, julgue o item abaixo.
A eficiência termodinâmica do motor é de 75%.
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Gabarito
Errado
Comentário do professor
A afirmação está errada porque, para um motor ideal operando no Ciclo de Carnot, a eficiência termodinâmica depende apenas das temperaturas absolutas dos reservatórios: \( \eta = 1 - \dfrac{T_{\text{frio}}}{T_{\text{quente}}} \).
No enunciado os valores do ciclo são \(T_{\text{quente}}=280\) K e \(T_{\text{frio}}=210\) K. Substituindo: \( \eta = 1 - \dfrac{210}{280} = 1 - 0{,}75 = 0{,}25\).
Portanto, a eficiência máxima ideal do motor é de 25%, e não 75%. Lembre-se de usar sempre temperaturas em escala absoluta (Kelvin); além disso, essa é a eficiência ideal — um motor real teria eficiência ainda menor.
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