(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 60 % de eficiência.

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 U=Q+W), a dependência do trabalho de trajetória, o ciclo de Carnot (2 isotérmicas e 2 adiabáticas) e a eficiência máxima de uma máquina térmica reversível eta=1 - TfriaTquente.

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, De<a U=Q+W. Se Q<0 (perda de calor) mas aplicamos trabalho de compressão W>0, pode resultar De<a U>0, logo T aumenta. Por exemplo, um gás ideal comprimido reversivelmente e isolado termicamente com uma fuga de calor controlada pode ter Q<0 mas W suficientemente grande para elevar T.

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 W=integral P,dV depende do caminho no diagrama P V, mesmo que o processo seja quasi-estático (reversível). Sem especificar se o processo é isobárico, isocórico, isentrópico etc., não dá para computar integral P,dV apenas com os estados inicial e final.

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).

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 eta=100%.

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
etamax=1 - TfriaTquente =1 - 250500 =0,50;(50%)
Logo 60 % excede o limite termodinâmico.

Resposta

A – F
B – F
C – F
D – V
F – F

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