Questão de Engenharia Mecânica · FGV TRF1 2024 (nº 58)

O conceito-chave é que a eficiência de Carnot é o limite máximo teórico para qualquer máquina térmica operando entre duas temperaturas, e ela depende apenas da diferença entre as temperaturas absolutas (em Kelvin) da fonte quente e da fonte fria. Para calcular, você deve sempre converter °C para Kelvin (somando 273), pois a escala Kelvin é a única que funciona nas fórmulas termodinâmicas.

• (A) Incorreta: 0,30 seria o resultado se você usasse as temperaturas em Celsius diretamente na fórmula (200/500), o que é um erro conceitual grave, pois a escala Celsius não é absoluta.
• (B) Correta: A eficiência máxima é dada por $\eta = 1 - \frac{T_{fria}}{T_{quente}}$. Convertendo: $T_{quente} = 227 + 273 = 500\,K$ e $T_{fria} = 27 + 273 = 300\,K$. Logo, $\eta = 1 - \frac{300}{500} = 1 - 0,6 = 0,40$. Esse é o teto teórico, independente do fluido ou do projeto.
• (C) Incorreta: 0,60 é o valor da razão $\frac{T_{fria}}{T_{quente}}$ (300/500), ou seja, é a fração de calor rejeitada, não a eficiência. A banca troca os termos para confundir.
• (D) Incorreta: 0,74 seria obtido se você subtraísse as temperaturas em Celsius (227-27=200) e dividisse por 273, misturando escalas de forma arbitrária, sem fundamento físico.
• (E) Incorreta: 0,89 é um valor alto demais, que só seria possível se a fonte fria estivesse próxima do zero absoluto (0 K), o que não é o caso aqui (300 K).