Um ciclo de potência, que opera em regime permanente, recebe energia em forma de calor de uma fonte a TH=666 K e rejeita energia em forma de calor para um sumidouro a TL=222 K. Para cada um dos itens a seguir, determine se o ciclo é REVERSÍVEL, IRREVERSÍVEL ou IMPOSSIVEL
eta=0,70

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 ( eta = WQH ) de um ciclo de potência é dada pela razão entre o trabalho realizado ( eta = 1 - QLQH ) 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:
etaCarnot = 1 - TLTH
Substituindo as temperaturas fornecidas:
etaCarnot = 1 - 222666 = 1 - 13 = 23 approx 0,666

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.

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