Um ciclo de potência recebe a energia QH por transferência de calor de um reservatório quente a TH=567 ^circ C e rejeita a energia QC por transferência de calor para um reservatório frio a TC=7^circ C. Para cada um dos seguintes casos, determine se o ciclo opera de modo reversível, ou de modo irreversível, ou se ele é impossível.
QH=800 kJ, W ciclo =500 kJ, QC=280 kJ.

Passo 1

Vamos resumir o que está acontecendo aqui: temos um ciclo de potência que absorve uma quantidade de energia $ Q_{H} = 800 , kJ $ de um reservatório quente a uma temperatura $ T_{H} = 567^{\circ}\mathrm{C} $ e rejeita $ Q_{C} = 280 , kJ $ para um reservatório frio a $ T_{C} = 7^{\circ}\mathrm{C} $. A energia trabalho do ciclo é $ W_{ciclo} = 500 , kJ $. Nosso objetivo é descobrir se esse ciclo está funcionando de maneira reversível, irreversível ou se é impossível. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especialmente sobre ciclos de calor e eficiência térmica.

Passo 2

Primeiro, precisamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin, porque nas fórmulas de termodinâmica usamos a escala Kelvin.
TH = 567 + 273 = 840 , K
TC = 7 + 273 = 280 , K

Passo 3

Agora, vamos verificar a relação que envolve as quantidades de calor em um ciclo reversível. Para um ciclo reversível, a razão entre o calor rejeitado e o calor absorvido é igual à razão entre as temperaturas dos reservatórios:
QCQH = TCTH
Vamos calcular ambos os lados dessa equação com os valores que temos.
QCQH = 280800 = 0,35
TCTH = 280840 approx 0,333

Passo 4

Comparando os valores obtidos:
0,35 > 0,333
Isso significa que a razão QCQH é maior do que TCTH. De acordo com a teoria, para um ciclo ser reversível, essas duas razões devem ser iguais. Como não são, concluímos que o ciclo não está operando de forma reversível.

Resposta

O ciclo opera de modo irreversível.

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