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: 1 \mathrm{cal}=4,18 \mathrm{~J} *
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 100 \%.
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 250 cal da fonte quente e realiza trabalho 1045 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 1\;\mathrm{cal}=4,18\;\mathrm{J}:
Q_h = 250 \times 4,18 = 1045\;\mathrm{J}.
Calculamos o rendimento \eta da máquina como a razão entre o trabalho W e o calor recebido Q_h:
\eta = \frac{W}{Q_h} = \frac{1045}{1045} = 1 = 100\%.

Passo 3

Aplicamos a primeira lei da termodinâmica na forma
Q_h = W + Q_c.
Como W = Q_h, segue que
Q_c = Q_h - W = 0,
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 100\% a menos que o reservatório frio esteja à temperatura de zero absoluto. Como isso é impossível, o rendimento de 100\% viola a segunda lei.

Resposta

c) a máquina contraria a segunda lei da termodinâmica porque transforma integralmente calor em trabalho

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