Segunda Lei da Termodinâmica
Uma máquina térmica opera entre dois reservatórios a e . Ela absorve de calor do reservatório de temperatura mais elevada e executa de trabalho durante um ciclo. Encontre COM JUSTIFICATIVAS:
- A variação de entropia da máquina e a variação de entropia do universo para este processo.
- O trabalho feito por uma maquina de Carnot que opera entre esses dois reservatórios absorvendo de calor da fonte de temperatura mais elevada.
- O trabalho desperdiçado, isso é, a diferença entre o trabalho realizado pela presente máquina e o trabalho feito por uma máquina de Carnot que opera entre as mesmas temperaturas.
Passo 1
a):
Bom, a variação de entropia da máquina é sempre nula, já que ela tá executando um ciclo termodinâmico:
Já a variação de entropia do universo vai ser a soma das variações de entropia das duas fontes:
Então vamos lá:
A fonte quente fornece de energia pro ciclo. Isso quer dizer que, em relação a própria fonte, ela ta perdendo de energia.
Assim, o calor é negativo e a entropia é dada por:
Agora a gente precisa saber quanto calor esse ciclo joga na fonte fria. Pra isso, a gente usa:
E presta atenção nisso: Nesse caso, em relação à própria fonte fria, ela esta recebendo calor, então o calor é positivo e:
Então, a variação total do universo é:
Passo 2
b):
Aqui a gente vai precisar primeiro calcular o rendimento de um ciclo de Carnot:
Beleza?
Bom, podemos usar também a relação:
Passo 3
c):
Essa é bem tranquila. É só a gente subtrair do trabalho da máquina de Carnot o trabalho que foi falado na questão:
Resposta
a):
b):
c):