Um aluno de termodinâmica imaginou um refrigerador que, ao operar entre as temperaturas de 23°C e 47°C, necessitava de para retirar do ambiente refrigerado. Esse refrigerador é possível? Se sim ele é reversível?
Passo 1
Nesse tipo de problema é interessante montar um esqueminha do que está acontecendo, como representado abaixo:
Para que esse ciclo seja possível temos que respeitar duas coisas:
1° - A primeira lei
2° - A eficiência não pode ser maior do que a eficiência de um ciclo reversível.
Passo 2
A primeira lei, aplicada a ciclos aparece da seguinte forma:
Perceba que o não foi dado, então, desde que seja igual a , teremos um ciclo possível (pela primeira lei).
Passo 3
Agora vamos verificar a segunda restrição:
2° - A eficiência não pode ser maior do que a eficiência de um ciclo reversível.
Como se trata de um refrigerador vamos utilizar o coeficiente de performance
Lembrando que a temperatura deve estar na escala absoluta
Agora temos três opções
1 – O nosso refrigerador possuí Ciclo possível e irreversível.
2 – O nosso refrigerador possuí Ciclo possível e reversível.
3 – O nosso refrigerador possuí Ciclo impossível.
Perceba que, para um ciclo reversível, o calor quente deve ser necessariamente igual a quatro vezes o calor frio! Então a letra B é impossível
Passo 4
Calcular o coeficiente de performance do ciclo
Logo nos deparamos com o caso 1, o ciclo é possível e irreversível.
Resposta
O ciclo é possível e irreversível.