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
W ciclo =635 kJ ; QL=425 kJ

Passo 1

Vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um ciclo de potência que está operando em regime permanente. Esse ciclo recebe calor de uma fonte quente a uma temperatura e rejeita calor para um sumidouro frio a uma temperatura . Além disso, foi dado que o trabalho realizado pelo ciclo é e o calor rejeitado é .
Queremos determinar se esse ciclo é:
  • Reversível
  • Irreversível
  • Impossível
Para resolver isso, vamos usar conceitos da termodinâmica, especificamente o ciclo de Carnot, que é o ciclo mais eficiente possível entre duas temperaturas dadas.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que, para qualquer ciclo térmico operando entre duas temperaturas etaCarnot = 1 - TLTH e , a eficiência máxima possível é dada pela eficiência do ciclo de Carnot:
Vamos calcular essa eficiência.

Passo 3

Substituindo os valores das temperaturas:
etaCarnot = 1 - 222666 = 1 - 0,3333 approx 0,6667 ou 66,67%
Então, a eficiência máxima teórica desse ciclo é aproximadamente 66,67%.

Passo 4

Agora, vamos calcular a eficiência real do ciclo dado na questão. A eficiência de qualquer ciclo térmico é definida como a razão entre o trabalho realizado e o calor recebido da fonte quente:
eta = WcicloQH
Mas primeiro, precisamos encontrar o calor recebido Wciclo = QH - QL . Sabemos que:
QH = Wciclo + QL = 635 , kJ + 425 , kJ = 1060 , kJ
Então,

Passo 5

Agora, calculamos a eficiência real:
eta = 635 , kJ1060 , kJ approx 0,5981 ou 59,81%

Passo 6

Vamos comparar a eficiência real com a eficiência de Carnot:
eta = 59,81% < etaCarnot = 66,67%
Como a eficiência real é menor que a eficiência máxima possível, isso indica que o ciclo não está operando de forma ideal.

Passo 7

Além disso, segundo a segunda lei da termodinâmica, somente o ciclo de Carnot é reversível. Qualquer ciclo com eficiência menor que a de Carnot é irreversível.

Resposta

O ciclo descrito é Irreversível.

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