Certa máquina térmica que opera em ciclos recebe, em cada ciclo, 250 cal da fonte quente e realiza um trabalho igual a 1045 J. Sabendo disso, marque a alternativa correta:DADOS:
*
a) O gás no interior dessa máquina térmica sofre em cada ciclo uma transformação do tipo isocórica, o que explica a transformação integral de energia em trabalho.
b) A máquina funciona segundo o princípio de Carnot, logo, seu rendimento é
.
c) a máquina contraria a segunda lei da termodinâmica porque transforma integralmente calor em trabalho
d) A máquina contraria a primeira lei da Termodinâmica (conservação da energia), pois está transformando integralmente a energia recebida em trabalho, mas não contraria a segunda lei da Termodinâmica, pois possui rendimento de 100%
e) A máquina contraria as duas leis da Termodinâmica, pois transforma integralmente a energia recebida em trabalho.
a) O gás no interior dessa máquina térmica sofre em cada ciclo uma transformação do tipo isocórica, o que explica a transformação integral de energia em trabalho.
b) A máquina funciona segundo o princípio de Carnot, logo, seu rendimento é
c) a máquina contraria a segunda lei da termodinâmica porque transforma integralmente calor em trabalho
d) A máquina contraria a primeira lei da Termodinâmica (conservação da energia), pois está transformando integralmente a energia recebida em trabalho, mas não contraria a segunda lei da Termodinâmica, pois possui rendimento de 100%
e) A máquina contraria as duas leis da Termodinâmica, pois transforma integralmente a energia recebida em trabalho.
Passo 1
O enunciado descreve uma máquina térmica que recebe
cal da fonte quente e realiza trabalho
J por ciclo. O objetivo é verificar se esse desempenho viola alguma lei da termodinâmica, usando conversão de unidades, definição de rendimento e as leis da termodinâmica.
Passo 2
Convertendo o calor recebido de calorias para joules com
:
Calculamos o rendimento
da máquina como a razão entre o trabalho
e o calor recebido
:
Passo 3
Aplicamos a primeira lei da termodinâmica na forma
Como
, segue que
ou seja, não há violação da conservação de energia.
Passo 4
A segunda lei da termodinâmica estabelece que nenhuma máquina operando entre dois reservatórios pode ter rendimento igual a
a menos que o reservatório frio esteja à temperatura de zero absoluto. Como isso é impossível, o rendimento de
viola a segunda lei.
Resposta
c) a máquina contraria a segunda lei da termodinâmica porque transforma integralmente calor em trabalho