Exercícios Resolvidos de Segunda lei da termodinâmica

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Enunciado

Um refrigerador opera entre as temperaturas de 90°C e 210°C, sabendo que esse refrigerador possui Q H = 100   k J , Q L = 78   k J e W l i q = 22   k J . Diga se este refrigerador é possível ou impossível.

Passo 1

Primeiro vamos aplicar a primeira lei:

W l i q = Q H - Q L

22 = 100 - 78 = 22

Logo, ele não viola a primeira lei.

Passo 2

Vamos analisar a segunda lei. Pelo enunciado de Clausius não há problema algum já que o trabalho externo existe, porém devemos ver se esse trabalho é condizente, ou seja se o coeficiente de performance não é superior ao de um ciclo reversível.

β r e v = T L T H - T L

Lembrando que temos de usar o valor em Kelvin K = C + 273

β r e v = ( 90 + 273 ) 210 + 273 - ( 90 + 273 )

β r e v = 363 120 = 3,025

Passo 3

Agora vamos calcular o coeficiente de performance deste refrigerador.

β = Q L W l i q

β = 78 22 = 3,54

Passo 4

Como podemos ver o coeficiente de performance deste refrigerador é superior ao de um refrigerador reversível, logo ele é impossível

Resposta

Impossível.

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