(15 pontos): Julgue as alternativas a seguir em verdadeiras (V) ou falsas (F). Justifique cada alternativa falsa.
A - ( ) É impossível um sistema termodinâmico formado por um gás ideal aumentar sua temperatura enquanto perde energia na forma de calor.
B - ( ) Conhecendo-se apenas o estado inicial e final de um sistema termodinâmico em um processo reversível é possível calcular a energia trocada entre sistema e vizinhança na forma de trabalho.
C - ( ) O ciclo de Carnot envolve 4 etapas, sendo duas isotérmicas e 2 isobáricas.
D - ( ) A segunda lei da termodinâmica diz que é impossível converter toda energia na forma de calor em energia na forma de trabalho em um dado processo.
F - ( ) Uma máquina térmica que opera com temperaturas da fonte quente e fria de 500 e 250 K pode ter
de eficiência.
A - ( ) É impossível um sistema termodinâmico formado por um gás ideal aumentar sua temperatura enquanto perde energia na forma de calor.
B - ( ) Conhecendo-se apenas o estado inicial e final de um sistema termodinâmico em um processo reversível é possível calcular a energia trocada entre sistema e vizinhança na forma de trabalho.
C - ( ) O ciclo de Carnot envolve 4 etapas, sendo duas isotérmicas e 2 isobáricas.
D - ( ) A segunda lei da termodinâmica diz que é impossível converter toda energia na forma de calor em energia na forma de trabalho em um dado processo.
F - ( ) Uma máquina térmica que opera com temperaturas da fonte quente e fria de 500 e 250 K pode ter
Passo 1
O enunciado pede para julgar cinco afirmações sobre termodinâmica como verdadeiras (V) ou falsas (F) e justificar cada falsa. Vamos usar a primeira lei (Δ
), a dependência do trabalho de trajetória, o ciclo de Carnot (2 isotérmicas e 2 adiabáticas) e a eficiência máxima de uma máquina térmica reversível
.
Passo 2
Afirmação A: “É impossível um sistema termodinâmico formado por um gás ideal aumentar sua temperatura enquanto perde energia na forma de calor.”
Isso é falso. Pela primeira lei, . Se
(perda de calor) mas aplicamos trabalho de compressão
, pode resultar
, logo
aumenta. Por exemplo, um gás ideal comprimido reversivelmente e isolado termicamente com uma fuga de calor controlada pode ter
mas
suficientemente grande para elevar
.
Isso é falso. Pela primeira lei,
Passo 3
Afirmação B: “Conhecendo-se apenas o estado inicial e final de um sistema termodinâmico em um processo reversível é possível calcular a energia trocada entre sistema e vizinhança na forma de trabalho.”
Isso também é falso. O trabalho depende do caminho no diagrama
–
, mesmo que o processo seja quasi-estático (reversível). Sem especificar se o processo é isobárico, isocórico, isentrópico etc., não dá para computar
apenas com os estados inicial e final.
Isso também é falso. O trabalho
Passo 4
Afirmação C: “O ciclo de Carnot envolve 4 etapas, sendo duas isotérmicas e 2 isobáricas.”
Isso é falso. O ciclo de Carnot tem exatamente 2 processos isotérmicos (a quente e a fria) e 2 adiabáticos (não isobáricos).
Isso é falso. O ciclo de Carnot tem exatamente 2 processos isotérmicos (a quente e a fria) e 2 adiabáticos (não isobáricos).
Passo 5
Afirmação D: “A segunda lei da termodinâmica diz que é impossível converter toda energia na forma de calor em energia na forma de trabalho em um dado processo.”
Isso é verdadeiro. É o enunciado de Kelvin–Planck da segunda lei: nenhuma máquina térmica pode ter eficiência .
Isso é verdadeiro. É o enunciado de Kelvin–Planck da segunda lei: nenhuma máquina térmica pode ter eficiência
Passo 6
Afirmação F: “Uma máquina térmica que opera com temperaturas da fonte quente e fria de 500 e 250 K pode ter 60 % de eficiência.”
Isso é falso. A eficiência máxima de Carnot é
Isso é falso. A eficiência máxima de Carnot é
Logo 60 % excede o limite termodinâmico.
Resposta
A – F
B – F
C – F
D – V
F – F
B – F
C – F
D – V
F – F