Física 3 - UFF; P2 de 2019.2
1 - Uma máquina térmica opera entre as temperaturas de e . O fabricante da máquina afirma ser possível produzir de trabalho útil da mesma, retirando de calor do reservatório quente, e liberando de calor para o reservatório frio. A afirmação do fabricante pode ser verdadeira?
- Sim, pois essa máquina obedece às leis da termodinâmica.
- Não, pois essa máquina viola somente a primeira lei da termodinâmica.
- Não, pois essa máquina viola somente a segunda lei da termodinâmica.
- Não, pois essa máquina viola tanto a primeira quanto a segunda lei da termodinâmica.
- É impossível dizer sem saber os processos envolvidos no ciclo termodinâmico da máquina.
Passo 1
Bem, a primeira lei da termodinâmica nos diz respeito sobre a conservação de energia. Toda energia recebida se transforma em trabalho e em energia de armazenamento interno :
Ora, aqui sabemos que ela retira da fonte de calor (reservatório quente) e transforma em trabalho . Os outros é liberado para um reservatório frio que pertence ao sistema (em outras palavras é armazenada em forma de energia interna). Como...
Então essa máquina não viola a primeira lei.
Passo 2
A segunda lei da termodinâmica, mais referente à construção de máquinas térmicas, nos diz que é impossível existir máquina de rendimento e ainda o limite de rendimento está atrelado ao rendimento de Carnot:
Onde é a temperatura do reservatório frio e do quente. Então, como a nossa máquina opera entre e (temperatura do reservatório quente)...
Assim, esse é o rendimento máximo que ela pode atingir com esses reservatórios, mas o rendimento real da máquina é o que o que depende do trabalho e da energia total retirada do reservatório quente :
No nosso caso, o fabricante alega que e ...
Ora! O rendimento real da máquina que o fabricante alega ter é maior que o rendimento máximo permitido. Logo, ele está mentindo, pois essa afirmação infringe a segunda lei da termodinâmica.
Resposta
Letra C.