Um ciclo de refrigeração que opera entre dois reservatórios recebe energia QL por transferência de calor de um reservatório frio a TL=250 K e rejeita energia QH para um reservatório quente a TH=300 K. Para cada um dos seguintes casos, determine se o ciclo opera reversivelmente, irreversivelmente ou é impossível. Considere a máquina térmica como sendo um refrigerador.
QL=1500 kJ, QH=1800 kJ.

Passo 1

O enunciado descreve um ciclo de refrigeração que extrai ,QL=1500 kJ de um reservatório frio a TL=250 K e rejeita ,QH=1800 kJ a um reservatório quente a TH=300 K. Como se trata de um refrigerador, aplicamos a Primeira Lei para obter o trabalho de entrada e a Segunda Lei para comparar com o ciclo de Carnot.

Passo 2

Pela Primeira Lei da Termodinâmica para o refrigerador, o trabalho de entrada é
W = QH - QL = 1800 - 1500 = 300 kJ
O coeficiente de desempenho real (COP) do refrigerador é definido por
COPreal = QLW = 1500300 = 5

Passo 3

Para um ciclo de Carnot operando como refrigerador, a Segunda Lei dá o COP máximo
COPCarnot = TLTH-TL = 250300-250 = 25050 = 5

Passo 4

Comparamos agora
COPreal = 5 e COPCarnot = 5
Como o COP real atinge exatamente o valor de Carnot, o ciclo não apresenta perdas irreversíveis.

Resposta

O ciclo opera de forma reversível.

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