Certa máquina térmica recebe 500 J de calor e realiza um trabalho de 125 cal . Sendo 1 cal =4 \mathrm{~J}, marque a alternativa correta.* a) Essa máquina contraria a primeira lei da Termodinâmica. b) A máquina não contraria a segunda lei da Termodinâmica. c) O rendimento dessa máquina é de 25 %. d) A máquina não contraria a primeira lei da Termodinâmica, que trata sobre a conservação da energia. e) Como o rendimento da máquina é de 25 %, podemos afirmar que ela não contraria a primeira lei da Termodinâmica.

Passo 1

O enunciado fala de uma máquina térmica que recebe \,500\\ \mathrm{J} de calor e realiza um trabalho de 125\\ \mathrm{cal}. Vamos usar a primeira lei da Termodinâmica (conservação de energia) e o conceito de rendimento de máquina térmica.

Passo 2

Convertemos o trabalho de calorias para joules sabendo que 1\\ \mathrm{cal}=4\\ \mathrm{J}:
W = 125\\ \mathrm{cal} \times 4\\ \frac{\mathrm{J}}{\mathrm{cal}} = 500\\ \mathrm{J}.

Passo 3

Aplicamos a primeira lei da Termodinâmica na forma
Q_{\text{in}} = W + Q_{\text{out}}.
Aqui Q_{\text{in}}=500\\ \mathrm{J} e W=500\\ \mathrm{J}, logo
Q_{\text{out}} = 500\\ \mathrm{J} - 500\\ \mathrm{J} = 0\\ \mathrm{J}.
Isso mostra que a energia está conservada, sem violar a primeira lei.

Passo 4

Calculamos o rendimento \eta definido por
\eta = \frac{W}{Q_{\text{in}}} = \frac{500\\ \mathrm{J}}{500\\ \mathrm{J}} = 1 = 100\%.
Uma eficiência de 100\% seria impossível segundo a segunda lei, mas não fere a primeira lei.

Passo 5

Concluímos que a máquina não contraria a primeira lei da Termodinâmica (energia conservada), embora viole a segunda lei (não existe ciclo que converta todo calor em trabalho).

Resposta

d) A máquina não contraria a primeira lei da Termodinâmica, que trata sobre a conservação da energia.

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