Enunciado

Considere uma máquina cíclica que troca 6   k W de calor com um reservatório térmico a 250 ° C e apresenta as seguintes características operacionais:

a. Q ˙ L = 0   k W W ˙ = 6   k W

b. Q ˙ L = 6   k W W ˙ = 0 k W

O Q ˙ L é trocado com o ambiente externo que apresenta temperatura igual a 30 ° C . Considere que a máquina cíclica é um motor térmico. O que você pode dizer sobre a operação do motor nas condições operacionais a e b? E se a máquina cíclica for uma bomba de calor?

Passo 1

Fala galera, beleza?

Temos as condições operacionais apresentadas no enunciado e temos que fazer uma análise para cada condição.

Faremos a seguinte análise será se é possível existir essa máquina sobe estás condições e se for possível o processo é irreversível ou reversível.

Passo 2

Para máquina térmica: recebe Q ˙ H = 6   k W .

a)Temos as seguintes condições:   Q ˙ L = 0   k W ; W ˙ = 6   k W .

Devido Q ˙ L = 0 é impossível uma maquina térmica operar a estas condições, pois, ela estaria violando o enunciado de Kelvin-Planck.

b) Para as condições: Q ˙ L = 6   k W W ˙ = 0 k W

É possível, ela respeita o enunciado de Kelvin-Planck.

Calculando a eficiência dela, teríamos:

η = W ˙ Q ˙ H = 0 6 = 0

Processo irreversível, apenas ocorre uma vez.

Passo 3

Para o refrigerador:

a)Temos as seguintes condições:   Q ˙ L = 0   k W ; W ˙ = 6   k W .

Um refrigerador recebe trabalho de W ˙ = 6   k W e expele Q ˙ H = 6   k W para o meio.

É possível, pois, o refrigerador está operando sobe as condições estabelecidas segundo enunciado de Clausius.

Calculando o rendimento, para sabermos se reversível ou irreversível:

β = Q ˙ L W ˙ = 0 6 = 0

Irreversível.

b) Para as condições: Q ˙ L = 6   k W W ˙ = 0 k W :

Impossível, segundo o enunciado de Clausius, um refrigerador não pode operar sem receber uma fonte de trabalho.

Resposta

Para máquina:

a)Impossível.

b)Possível e irreversível.

Para o refrigerador:

a)Possível, irreversível.

b)Impossível.

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Uma máquina térmica que tenha uma eficiência de 100% necessariamente viola (a) a primeira lei e (b) a segunda lei da termodinâmica? Explique.
É possível que uma máquina térmica funcione sem rejeitar nenhuma quantidade de calor para um reservatório a uma baixa temperatura? Explique.
Aquecedores de placas são basicamente aquecedores a resistência elétrica, frequentemente usados no aquecimento de ambientes. Uma dona de casa alega que seus aquecedores de placas, mesmo com cinco anos
Qual é o enunciado de Kelvin–Planck para a segunda lei da termodinâmica?
Mostre que os enunciados de Kelvin–Planck e de Clausius para a segunda lei são equivalentes.