Em um laboratório de termodinâmica, um docente de Física propõe aos seus alunos a análise de um protótipo de máquina térmica que opera em regime cíclico utilizando gás hélio como substância de trabalho. O dispositivo realiza trocas de calor com dois reservatórios térmicos mantidos a temperaturas constantes de 27,0 o C (fonte fria) e 127 o C (fonte quente). O ciclo operacional do protótipo é composto pelas seguintes etapas sucessivas:

1. uma expansão isotérmica em contato com a fonte quente;

2. uma expansão adiabática até que o gás atinja a temperatura da fonte fria;

3. uma compressão isotérmica em contato com a fonte fria;

4. uma compressão adiabática que retorna o gás ao seu estado inicial.

Com base nos princípios da Segunda Lei da Termodinâmica e considerando-se que o hélio se comporta como um gás ideal nas condições descritas, a fração máxima do calor absorvido da fonte quente que pode ser convertida em trabalho útil por essa máquina é de