Exercicios
Resolva em seu caderno.
Exercício fundamental
Exercício de fixaçäo
Qual deveria ser a condição para que uma máquina de Carnot tivesse um rendimento de 100%? Considerando a segunda lei da Termodinâmica, explique 0 que se pode concluir a respeito da resposta a essa pergunta.
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Qual deveria ser a condição para que uma máquina de Carnot tivesse um rendimento de 100%? Considerando a segunda lei da Termodinâmica, explique 0 que se pode concluir a respeito da resposta a essa pergunta.
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Queremos descobrir qual condição permitiria que uma máquina de Carnot tivesse um rendimento de 100%. Para isso, vamos utilizar conceitos da Termodinâmica, especificamente a Segunda Lei da Termodinâmica, que nos ajudará a entender se essa condição é possível ou não.
Passo 2
Vamos relembrar a fórmula do rendimento (
) de uma máquina de Carnot. O rendimento é dado por:
onde:
-
é o rendimento, -
é a temperatura da fonte fria, -
é a temperatura da fonte quente.
Passo 3
Queremos que o rendimento seja 100%, ou seja,
. Substituindo na fórmula:
Para que isso seja verdadeiro, o termo
deve ser igual a zero:
Passo 4
Isso significa que a temperatura da fonte fria (
) deve ser igual a zero Kelvin (
). No entanto, atingir o zero absoluto é algo que a Termodinâmica diz ser impossível na prática.
Passo 5
De acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica, não é possível realizar uma transformação que converta todo o calor absorvido em trabalho útil sem deixar nenhum resíduo de calor. Portanto, uma máquina de Carnot com rendimento de 100% não pode existir.
Resposta
Não é possível que uma máquina de Carnot tenha um rendimento de 100%. Segundo a Segunda Lei da Termodinâmica, sempre haverá uma parte do calor que não pode ser convertida em trabalho, tornando inviável atingir um rendimento perfeito.
Exercícios relacionados
c) Suponha que queremos substituir o Sol por um conjunto de lâmpadas de 100 watts de modo que a Terra receba a mesma quantidade de energia que vem do Sol. Sabendo que o raio médio da órbita terrestre em torno do Sol é aproximadamente
, determine o número aproximado de lâmpadas necessárias para isto.
A
Lei de Newton, escrita da forma
para um corpo de massa
, não vale desta forma, quando a massa do corpo em questão é variável.
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Exercício fundamental
Exercício de fixaçäo
Uma máquina de Carnot opera entre uma fonte quente a e uma fonte fria a
. Qual é o rendimento máximo teórico dessa máquina térmica?
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Exercício de fixaçäo
Uma máquina de Carnot opera entre uma fonte quente a
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Exercício fundamental
Exercício de fixaçäo
0 diretor de uma empresa recebeu uma proposta para construir uma máquina térmica que, funcionando entre as temperaturas de e
,
obtém uma potência útil de 800 W , mediante o recebimento de uma potência total, na forma de calor, de 1.250 W. Consultando seu engenheiro, obteve deste um parecer técnico baseado nas leis da Termodinâmica. Você acha que o parecer do engenheiro foi favorável ou contrário à viabilidade do projeto? Justifique.
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obtém uma potência útil de 800 W , mediante o recebimento de uma potência total, na forma de calor, de 1.250 W. Consultando seu engenheiro, obteve deste um parecer técnico baseado nas leis da Termodinâmica. Você acha que o parecer do engenheiro foi favorável ou contrário à viabilidade do projeto? Justifique.