(ENEM-2016) Até 1824 acreditava-se que as máquinas térmicas, cujos exemplos são as máquinas a vapor e os atuais motores a combustão. poderiam ter um funcionamento ideal. Sadi Carnot demonstrou a impossibilidade de uma máquina térmica, funcionando em ciclos entre duas fontes térmicas (uma quente e outra fria), obter 100% de rendimento.
Tal limitação ocorre porque essas máquinas
a)realizam trabalho mecânico.
b) produzem aumento da entropia.
c) utilizam transformações adiabáticas.
d) contrariam a lei da conservação de energia.
e)funcionam com temperatura igual à da fonte quente.
Tal limitação ocorre porque essas máquinas
a)realizam trabalho mecânico.
b) produzem aumento da entropia.
c) utilizam transformações adiabáticas.
d) contrariam a lei da conservação de energia.
e)funcionam com temperatura igual à da fonte quente.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre máquinas térmicas, tipo as movidas a vapor ou combustão, e diz que até 1824 a galera achava que elas podiam ser 100% eficientes. Mas Sadi Carnot mostrou que isso não rola. A matéria aqui é Termodinâmica, especificamente sobre a eficiência das máquinas térmicas e as leis da termodinâmica. Para resolver, vamos precisar entender o que é eficiência térmica e como a segunda lei da termodinâmica se aplica.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é eficiência de uma máquina térmica. A eficiência (
) é dada pela relação entre o trabalho realizado (
) e o calor absorvido da fonte quente (
):
Queremos saber por que essa eficiência nunca chega a 100%, ou seja,
.
Passo 3
A segunda lei da termodinâmica nos diz que a entropia do universo sempre aumenta em processos espontâneos. Entropia (
) é uma medida da desordem. Em uma máquina térmica, parte do calor absorvido é liberado para a fonte fria (
), e nunca todo o calor pode ser convertido em trabalho porque isso aumentaria a entropia do sistema.
Passo 4
Matematicamente, para uma máquina térmica funcionando entre duas temperaturas
(quente) e
(fria), a eficiência máxima possível, segundo Carnot, é:
Essa fórmula mostra que a eficiência depende das temperaturas das fontes térmicas. Para
, precisaríamos que
, o que não é possível na prática.
Passo 5
Então, resumindo, a impossibilidade de 100% de eficiência está ligada ao aumento da entropia. As máquinas térmicas inevitavelmente produzem um aumento na entropia do sistema, o que impede que todo o calor seja convertido em trabalho.
Resposta
b) produzem aumento da entropia.
Exercícios relacionados
Reconsiderando o Exercicio-exemplo 6.11 , suponha que o bloco tenha massa de
e que o coeficiente de atrito estático entre o bloco e a parede valha 0,60 . Qual
o valor minimo do módulo da força
a partir do qual o bloco desliza para cima?
a) Quais são o regime de escoamento e a energia específica deste canal?
b) Coloca-se no fundo do canal uma estrutura curta (degrau) de de altura. Desprezando a perda de carga, verifique se o escoamento a montante do degrau foi modificado. Justifique.
c) Se foi, calcule as alturas da) [Fluvial; ; b) [Foi modificado]; c)
e
b) Coloca-se no fundo do canal uma estrutura curta (degrau) de
c) Se foi, calcule as alturas da) [Fluvial;
Duas cargas estão colocadas no eixo
e
cm . Onde devemos colocar uma terceira carga
para que a força resultante sobre ela seja zero?
(Resposta: .)
(Resposta:
Identifique X nas seguintes reações nucleares (na primeira, n representa um nêutron).
(Respostas: .)
(Respostas: