1. Qual destes dois processos, desperdiça a maior quantidade de trabalho? (1) Um bloco que se move com 0,50 J de energia cinética sendo levado ao repouso pelo atrito cinético, quando a temperatura do ambiente é de 300 K, ou (2) um reservatório a 400K liberando 1,00 kJ de calor para um reservatório em 300 K? Explique sua escolha. Dica: Quanto 1,00 kJ de calor seria convertido em trabalho por um processo cíclico ideal?
2. Qual é a variação da entropia do universo para cada processo?

Bom, na situação (1) e energia cinética do bloco o desloca por uma distância, ou seja, temos um trabalho sendo realizado aqui. O atrito vai fornecer uma força oposta ao deslocamento que vai pará-lo, ou seja, sua energia cinética é zero.

Então, o bloco perdeu toda energia, .

Para a situação (2) teremos um trabalho sendo realizado por uma máquina funcionando entre estas duas temperaturas. Então vamos relacioná-lo da seguinte maneira:

Já sabemos que o calor que será convertido em trabalho é:

Não temos a eficiência, mas sabemos como calcular, certo? Para uma máquina de Carnot podemos usar:

Substituindo:

Substituindo na primeira equação:

Neste processo, a máquina está realizando um trabalho de 250 J com o calor que recebe. Mas quanto ele desperdiça? Se ele recebe 1000 J e só usa 250 J, ele desperdiça 750 J.

Concluímos que o processo 2 desperdiça mais trabalho!

Na letra b queremos a variação da entropia, ou seja:

Para o processo (1):

Para o processo (2), a variação da entropia será a soma da variação da entropia no reservatório quente mais a variação da entropia do reservatório frio:

Já sabemos como calcular cada uma, mas não se esqueçam, o calor é removido do reservatório quente e liberado no frio:

Substituindo: