Considere uma máquina térmica operando em ciclo termodinâmico. Essa máquina recebe 300 J de uma fonte quente cuja temperatura é de 400 K e produz um trabalho de 150 J . Ao mesmo tempo, rejeita 150 J para uma fonte fria que se encontra a 300 K . Analise essa máquina termodinamicamente e responda: O princípio da conservação de energia (
Lei da Termodinâmica) é respeitado? Justifique.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre uma máquina térmica que opera em um ciclo termodinâmico. Ela absorve 300 J de uma fonte quente a 400 K, faz um trabalho de 150 J e rejeita 150 J para uma fonte fria a 300 K. Nosso objetivo aqui é verificar se essa máquina respeita o princípio da conservação de energia, também conhecido como a
Lei da Termodinâmica.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que diz a
Lei da Termodinâmica. Basicamente, essa lei afirma que a energia total do universo é constante. No contexto de uma máquina térmica, isso significa que a energia absorvida da fonte quente (
) deve ser igual à soma do trabalho realizado (
) e da energia rejeitada para a fonte fria (
). A fórmula fica assim:
Passo 3
Agora, vamos substituir os valores fornecidos no enunciado na equação da
Lei da Termodinâmica:
- Energia absorvida da fonte quente,
- Trabalho realizado,
- Energia rejeitada para a fonte fria,
Substituindo na equação:
Passo 4
Vamos verificar se a igualdade está correta:
A igualdade se confirma!
Resposta
Sim, a máquina respeita o princípio da conservação de energia da
Lei da Termodinâmica, já que a energia absorvida (300 J) é igual à soma do trabalho realizado (150 J) e da energia rejeitada (150 J).