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=400 kJ, W ciclo =210 kJ, QL=180 kJ.

Passo 1

O enunciado descreve um ciclo de potência que opera entre dois reservatórios a 727,^circC e 127,^circC. Em Kelvin temos
TH = 727 + 273 = 1000 K, TL = 127 + 273 = 400 K
Os dados do ciclo são
QH = 400 kJ, Wciclo = 210 kJ, QL = 180 kJ
Vamos verificar se há violação da primeira lei (conservação de energia) e da segunda lei (limite de Carnot).

Passo 2

Primeira lei da termodinâmica (balanço de energia) exige
Wciclo = QH - QL
Calculando o lado direito:
QH - QL = 400 - 180 = 220 kJ
Porém é dado Wciclo = 210 kJ, diferente de 220 kJ. Logo há uma violação da primeira lei (energia não se conserva).

Passo 3

Segunda lei da termodinâmica impõe que a eficiência real eta não exceda a eficiência de Carnot etaC. Temos
eta = WcicloQH = 210400 = 0,525,
etaC = 1 - TLTH = 1 - 4001000 = 0,6
Como eta = 0,525 < etaC = 0,6, a segunda lei não é violada.

Resposta

O ciclo viola a primeira lei da termodinâmica (o balanço de energia não fecha), mas não viola a segunda lei (a eficiência real está abaixo do limite de Carnot).

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