Os dados listados abaixo referem-se a um ciclo de energia operando entre reservatórios quentes e frios a 1500 Ke 450 K, respectivamente. Para cada caso, determine se o ciclo é reversível, irreversível ou impossível.
,
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O problema fala sobre um ciclo de energia que opera entre dois reservatórios térmicos: um quente a 1500 K e outro frio a 450 K. A gente vai precisar usar conceitos de termodinâmica, especificamente sobre ciclos térmicos e eficiência. Vamos determinar se esse ciclo é reversível, irreversível ou impossível usando as informações de calor e trabalho fornecidos.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a eficiência do ciclo com os dados que temos. A eficiência (
) é a razão entre o trabalho realizado (
) e o calor absorvido pelo reservatório quente (
).
Passo 3
Agora, vamos calcular a eficiência máxima possível para esse ciclo, que ocorre se ele for reversível. A eficiência de um ciclo reversível (Carnot) é dada por:
Substituindo os valores:
Passo 4
Comparando as eficiências:
- A eficiência do ciclo dado é 80%.
- A eficiência máxima possível para um ciclo reversível entre essas temperaturas é 70%.
Como a eficiência do ciclo dado (80%) é maior que a eficiência reversível (70%), isso não é possível na termodinâmica real, pois não podemos ter um ciclo mais eficiente que o ciclo de Carnot.
Resposta
O ciclo é impossível.