Um ciclo de potência, que opera em regime permanente, recebe energia em forma de calor de uma fonte a
e rejeita energia em forma de calor para um sumidouro a
. Para cada um dos itens a seguir, determine se o ciclo é REVERSÍVEL, IRREVERSÍVEL ou IMPOSSIVEL
Passo 1
Então, a gente tem um ciclo de potência que está operando em regime permanente. Ele recebe calor de uma fonte quente a
e rejeita calor para um sumidouro mais frio a
. A gente precisa descobrir se esse ciclo é reversível, irreversível ou impossível, sabendo que a eficiência desse ciclo é
. Para resolver isso, vamos usar os conceitos de eficiência térmica e eficiência de Carnot, que é a eficiência máxima que um ciclo pode ter entre duas temperaturas.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a eficiência térmica (
) de um ciclo de potência é dada pela razão entre o trabalho realizado (
) e o calor absorvido da fonte quente (
):
Ela também pode ser expressa como:
onde
é o calor rejeitado para o sumidouro.
Passo 3
Agora, a eficiência de Carnot é a eficiência máxima teórica que um ciclo pode ter operando entre duas temperaturas dadas. Ela é calculada pela fórmula:
Substituindo as temperaturas fornecidas:
Passo 4
Comparamos a eficiência do ciclo dado (
) com a eficiência de Carnot (
). Se a eficiência do ciclo for igual à de Carnot, ele é reversível. Se for menor, é irreversível. E se for maior, está impossível, já que não pode superar a eficiência máxima estabelecida pela segunda lei da termodinâmica.
Passo 5
No nosso caso,
. Isso significa que a eficiência do ciclo é maior que a eficiência máxima permitida por Carnot, o que não é possível na realidade.
Resposta
O ciclo é impossível.