Uma geladeira doméstica recebe trabalho elétrico do meio enquanto descarrega energia por transferência de calor para suas vizinhanças. Pode-se dizer que isto configura uma violação do enunciado de Kelvin-Planck da segunda lei da termodinâmica?. Explique.

Passo 1

Beleza, aqui vamos recapitular o enunciado e o que precisamos. A questão pergunta se uma geladeira doméstica que recebe trabalho elétrico do meio (ou seja, a rede elétrica faz trabalho sobre ela) e joga calor para as suas vizinhanças viola o enunciado de Kelvin–Planck da segunda lei da termodinâmica. O conteúdo é “segunda lei da termodinâmica – enunciado de Kelvin–Planck” e o que precisamos é entender exatamente o que esse enunciado diz e comparar com o funcionamento de uma geladeira.

Passo 2

Vamos lembrar direitinho o enunciado de Kelvin–Planck. Ele diz que:
“É impossível construir uma máquina térmica que, operando num ciclo, receba calor de uma única fonte térmica e converta integralmente esse calor em trabalho, sem provocar nenhuma outra mudança no sistema ou em seu entorno.”
Em símbolos, para um ciclo:
Qfonte = W não pode ocorrer com Qdescarga=0 ã

Passo 3

Agora pensa na geladeira como se fosse uma máquina térmica “ao contrário”.
  1. Numa máquina térmica típica você ingere calor W + Qinterna = Qexterna de uma fonte quente e descarrega calor em um reservatório frio, produzindo trabalho .
  2. Na geladeira você faz justamente o inverso: você injeta trabalho (da tomada) e retira calor do interior (reservatório frio) pra depois liberar para o ambiente (reservatório quente). A conservação de energia (primeira lei) diz:

Passo 4

O ponto-chave: o enunciado de Kelvin–Planck fala sobre converter calor em trabalho sem descarregar calor em outro lugar. A geladeira, ao contrário, consome trabalho e descarrega calor. Ela não converte calor em trabalho; ela usa trabalho para mover calor do interior (mais frio) pro exterior (mais quente). Então não há violação, porque não estamos transformando calor de um reservatório único em trabalho puro.

Resposta

Não. A geladeira não viola o enunciado de Kelvin–Planck, pois ela não converte integralmente calor em trabalho; ela consome trabalho elétrico para transferir calor do interior para o exterior.

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