Física Termologia Ensino Médio

Rendimento de Carnot

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$$\eta_C = 1 - \dfrac{T_c}{T_h}$$

⚡ Calculadora desta Fórmula

Preencha os valores conhecidos da questão. Ao preencher todas as variáveis menos uma, a calculadora resolve a incógnita restante automaticamente com o passo a passo.

🎯 O que é e para que serve?

Calcula o rendimento máximo teoricamente possível para uma máquina térmica operando entre duas temperaturas — nenhuma máquina real pode superar esse valor (2ª Lei da Termodinâmica). Exige T_c, T_h > 0 em Kelvin, com T_h > T_c (senão não há como extrair trabalho útil).

🌍 Onde você vê essa fórmula na prática

Estabelece o limite teórico máximo absoluto de eficiência para qualquer motor térmico operando entre duas temperaturas.

📐 Variáveis e Unidades de Medida

Confira o que significa cada símbolo da fórmula e como identificá-los nos enunciados:

Símbolo Nome Unidade Significado Como Identificar
$\eta_C$ rendimento de Carnot adimensional, entre 0 e 1 É o rendimento máximo teórico possível para qualquer máquina térmica operando entre duas temperaturas T_c e T_h — um limite imposto pela 2ª Lei da Termodinâmica, não alcançável na prática. É o que se quer calcular quando o problema pede o rendimento máximo teórico de uma máquina ideal.
$T_c$ temperatura da fonte fria Kelvin (> 0) É a temperatura absoluta da fonte fria, para onde a máquina rejeita calor. É a menor das duas temperaturas, sempre em Kelvin.
$T_h$ temperatura da fonte quente Kelvin (> 0, T_h > T_c) É a temperatura absoluta da fonte quente, de onde a máquina retira calor. É a maior das duas temperaturas, sempre em Kelvin.

📝 Passo a Passo de Como Resolver

1. Identifique as temperaturas absolutas (em Kelvin!) da fonte fria T_c e da fonte quente T_h, com T_h > T_c. 2. Divida T_c por T_h. 3. Subtraia de 1.

🧮 Exemplo Prático Resolvido Passo a Passo

Veja como os dados são aplicados na fórmula com um problema numérico resolvido do início ao fim:

Uma usina termelétrica opera com vapor a T_h = 500 °C (773,15 K) e resfria a água a T_c = 27 °C (300,15 K). Rendimento máximo de Carnot: η_C = 1 − (T_c / T_h) = 1 − (300,15 / 773,15) = 1 − 0,3882 = 0,6118 ≈ 61,2%.

💡 O que esse resultado significa na prática:

Nenhuma máquina real operando entre essas temperaturas poderá ultrapassar 61,2% de eficiência termodinâmica teórica.

⚠️ Armadilhas e Erros Mais Comuns de Estudantes

Fique atento a estes pontos em provas e exercícios para não perder pontuação por desatenção:

Inserir as temperaturas em graus Celsius em vez da escala termodinâmica absoluta Kelvin.

🔄 Variações Algébricas (Isolando Incógnitas)

Dependendo da questão, você precisará encontrar outra variável além da principal:

Isolando T_c
$$T_c = T_h(1-\eta_C)$$
Isolando T_h
$$T_h = \dfrac{T_c}{1-\eta_C} \quad (\eta_C \neq 1)$$

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