Uma máquina térmica que opera em ciclos produz
de trabalho a partir de uma transferência de
de calor para a máquina e 16 kJ de calor para a atmosfera. Esta máquina está de acordo com a
Lei da Termodinâmica?
Passo 1
Então, a gente tem uma máquina térmica que faz um ciclo e produz 4,0 kJ de trabalho. Ela recebe 24,0 kJ de calor e libera 16 kJ para a atmosfera. A pergunta é: essa máquina tá de acordo com a 1ª Lei da Termodinâmica? Vamos precisar entender essa lei e ver como aplicar ela aqui.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar o que é a 1ª Lei da Termodinâmica. Basicamente, ela fala sobre a conservação de energia: a energia que entra no sistema menos a energia que sai do sistema deve ser igual ao trabalho realizado pelo sistema. A fórmula fica assim:
Passo 3
Agora, vamos identificar cada parte no nosso problema. A quantidade de calor que entra na máquina (
) é 24,0 kJ. O calor que sai para a atmosfera (
) é 16,0 kJ. E o trabalho produzido (
) é 4,0 kJ.
Passo 4
Vamos aplicar a fórmula da 1ª Lei com esses valores:
Passo 5
Fazendo a subtração:
Então, de acordo com a 1ª Lei, o trabalho deveria ser 8,0 kJ. Mas a máquina está produzindo apenas 4,0 kJ.
Resposta
Não, a máquina não está de acordo com a 1ª Lei da Termodinâmica, já que o trabalho produzido (4,0 kJ) é menor do que o esperado (8,0 kJ) segundo a conservação de energia.