Uma máquina cíclica opera entre as temperaturas de 400K e 1000K, recebendo Q H = 325   k J , emanando Q L = 125   k J e realizando um trabalho de W = 200   k J . Essa máquina é reversível, irreversível ou impossível?

Passo 1

Primeiro vamos ver se essa máquina é possível segundo a primeira lei da termodinâmica

Q H = W + Q L

325 = 200 + 125 = 325

Portanto a máquina é possível segundo a primeira lei.

Passo 2

Agora vamos comparar essa máquina com a de Carnot, que é uma máquina reversível. Para isso vamos utilizar a mesma relação para a máquina de Carnot

T L T H = Q L Q H

T L T H = 400 1000 = 0,4

Q L Q H = 125 325 = 0,38

Agora vamos analisar a resposta. Como as relações deram diferentes então a máquina certamente não é reversível. Além disso a relação entre os calores foi menor do que a relação entre as temperaturas, portanto, é uma máquina impossível.

Outra forma de ver isso é calcular a eficiência da máquina de Carnot e dessa suposta máquina. Você irá ver que a da máquina em questão é maior do que a de Carnot o que é impossível!

Resposta

É uma máquina impossível.

Exercícios Resolvidos de Reversibilidade e irreversibilidade

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