Considere 3 tipos de refrigerador: (1) Um refrigerador de Carnot, que segue um ciclo de Carnot; (2) Um refrigerador perfeito idealizado que só existe na imaginação, que retira calor mas que não usa energia; e (3) um refrigerador real de cozinha que podemos comprar nas lojas, que usa energia elétrica para fazer a refrigeração dos alimentos.
(a) Ordene a entropia por cíclo dos três refrigeradores em ordem decrescente.
(a) Ordene a entropia por cíclo dos três refrigeradores em ordem decrescente.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre três tipos de refrigeradores diferentes e pede para a gente ordenar a entropia por ciclo deles, do maior pro menor. Estamos lidando com o conteúdo de Termodinâmica, especificamente com ciclos termodinâmicos e entropia. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é entropia, como ela se comporta em diferentes tipos de refrigeradores e comparar essas situações.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é entropia. Entropia é uma medida da desordem de um sistema ou da quantidade de energia que não pode ser usada para realizar trabalho. Em processos termodinâmicos, especialmente em ciclos, a entropia é importante para entender a eficiência e a viabilidade desses processos.
Passo 3
Agora, vamos analisar cada refrigerador:
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Refrigerador de Carnot: Esse é um modelo teórico que opera em um ciclo reversível chamado Ciclo de Carnot. É considerado o mais eficiente possível, com a menor produção de entropia.
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Refrigerador perfeito idealizado: Esse é um refrigerador imaginário que consegue retirar calor sem usar nenhuma energia. Na prática, isso violaria a segunda lei da termodinâmica, mas vamos considerar que, se existisse, não haveria geração de entropia.
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Refrigerador real de cozinha: Esse é o nosso dia a dia, que usa energia elétrica para funcionar. Sempre que usamos energia para realizar trabalho, há geração de entropia devido a perdas irreversíveis.
Passo 4
Vamos aplicar a segunda lei da termodinâmica, que nos diz que a entropia total de um sistema isolado nunca diminui. Para processos reversíveis, como o Ciclo de Carnot, a mudança de entropia é zero, ou seja, não há geração de entropia interna. Já para processos irreversíveis, como o funcionamento real de um refrigerador, há geração de entropia.
Passo 5
Comparando os três:
- Refrigerador perfeito idealizado: Geração de entropia = 0 (teórico, sem uso de energia).
- Refrigerador de Carnot: Geração de entropia = 0 (reversível, máxima eficiência).
- Refrigerador real de cozinha: Geração de entropia > 0 (irreversível, menos eficiente).
Resposta
Então, ordenando a entropia por ciclo dos três refrigeradores em ordem decrescente, temos:
Refrigerador real de cozinha > Refrigerador de Carnot > Refrigerador perfeito idealizado