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Questão de Engenharia e Arquitetura

Thomas Newcomen (1664-1729), de Devon, sudoeste da Inglaterra, foi um fabricante e comerciante de ferro que fornecia produtos para minas locais. Ele projetou uma máquina térmica que utilizava um pistão e uma viga móvel em seu funcionamento. O vapor era condensado abaixo do pistão, com água fria injetada dentro do cilindro, criando-se um vácuo parcial. Dessa forma, a pressão atmosférica empurrava o pistão para baixo dentro do cilindro. O cilindro era ligado a uma grande alavanca, e em uma das extremidades desta se pendurava a haste que bombeava a água, conforme ilustrado na figura a seguir. Acredita-se que Newcomen tenha produzido um ou mais motores experimentais antes da instalação do primeiro, em 1712, em uma mina de carvão. Esses motores eram máquinas grandes, com cerca de 10 m de altura, em uma casa de máquinas com a caldeira montada sob o cilindro. O primeiro motor instalado elevou água a 50 m.

Figura da questão (imagem do caderno de prova)

Ney Rogério Rezende, História das máquinas térmicas e o desenvolvimento das leis da termodinâmica. Rio de Janeiro, v. 1, 2021, p. 15. Internet:<https://educapes.capes.gov.br> (com adaptações).

A partir das informações do texto precedente, e considerando que 3 a densidade da água seja 1.000 kg/m , que a aceleração da 2 gravidade local seja 10 m/s e que a pressão atmosférica ao nível 5 do mar seja 1 atm (10 Pa), julgue os itens a seguir. Caso a máquina descrita no texto funcionasse sob as condições ideais de um ciclo de Carnot, operando entre fontes de calor a 27 °C e 127 °C, sua eficiência energética excederia o patamar de 30%.

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Questão de prova oficial, com o gabarito definitivo publicado pela banca. Reproduzida para fins de estudo.