Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 19.1 - Ex. 43
Uma máquina reversível, trabalhando entre dois reservatórios a temperaturas e , tem um rendimento de por cento. Trabalhando como uma máquina térmica, ela libera de calor para o reservatório frio a cada ciclo. Uma segunda máquina, trabalhando entre os mesmos dois reservatórios, também libera para o reservatório frio, a cada ciclo. Mostre que, se a segunda máquina tem um rendimento maior do que por cento, as duas máquinas, trabalhando juntas, violam o enunciado da segunda lei para máquinas térmicas.
Passo 1
Bora lá, essa é cascudinha! Vamos fazer a primeira máquina trabalhar como um refrigerador, já que ela é reversível. Então, ela vai retirar de calor do reservatório frio. Vamos ver quanto de calor quente e de trabalho estão envolvidos para que ela atenda aos de rendimento:
Da conservação de energia:
Beleza, então ela vai precisar de para jogar de calor no reservatório quente.
Passo 2
Agora, pega a segunda máquina! Ela coloca de calor no reservatório frio, certo? Então ela basicamente substituiu o calor que a primeira máquina retirava, porque uma bota e a outra retira a mesma quantidade. Agora, se a eficiência dessa segunda máquina for maior que e a gente repetisse as contas ali de cima, iríamos achar um calor quente maior que e um trabalho maior que . O resultado disso seria a segunda máquina não conseguindo fazer o refrigerador funcionar, porque teria que fornecer todo o calor para ele e ainda fazer mais trabalho! Os dois sistemas, trabalhando juntos, convertem calor em trabalho sem rejeitar nenhum calor para o reservatório frio (como a gente viu ali no começo desse passo), que viola a segunda lei da termodinâmica. Sacou?
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)