Os dados listados a seguir são reivindicados para um ciclo de potência que opera entre reservatórios a 727 e 127
^circ C. Para cada caso, determine se algum princípio da termodinâmica seria violado.
QH=600 kJ, W ciclo =200 kJ, QL=400 kJ.

Passo 1

O enunciado nos dá um ciclo que opera entre dois reservatórios a
;TH = 727^circC e ;TL = 127^circC,
ou seja
TH = 727 + 273 = 1000 K, TL = 127 + 273 = 400 K
O ciclo recebe QH = 600 kJ, realiza trabalho W = 200 kJ e rejeita QL = 400 kJ. Vamos verificar se há violação da primeira ou da segunda lei da termodinâmica.

Passo 2

Verificamos a primeira lei (conservação de energia), que exige
QH - QL = W
Substituindo os valores:
600 - 400 = 200,
logo a primeira lei é satisfeita.

Passo 3

Pelo enunciado de Kelvin–Planck (segunda lei), a eficiência eta do ciclo não pode exceder a eficiência de Carnot etaC. Calculamos
eta = WQH = 200600 = 0,333e etaC = 1 - TLTH = 1 - 4001000 = 0,6
Como eta = 0,333 < etaC = 0,6, não há violação pelo critério de Kelvin–Planck.

Passo 4

Pelo enunciado de Clausius (variação de entropia), a entropia total não pode diminuir. Calculamos
De<a Srm total = -QHTH + QLTL = -6001000 + 400400 = -0,6 + 1 = 0,4 kJ/K,
que é positivo, logo não há violação.

Resposta

Não há violação de nenhum princípio da termodinâmica.

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