Um inventor sugere que uma casa pode ser aquecida utilizando-se um refrigerador para extrair energia do solo na forma de calor e rejeitar energia na forma de calor para dentro da casa. Ele afirma que a quantidade de energia fornecida à casa pode ser maior que o trabalho necessário para fazer funcionar o refrigerador. Isto:
Escolha uma opção:
a. é impossível pela primeira lei
b. é impossível pela segunda lei
c. é impossível, uma vez que o calor flui da casa (quente) para o solo (frio)
d. só funcionaria se o solo e a casa estivessem à mesma temperatura
e. é possível

Passo 1

O enunciado propõe usar um refrigerador como bomba de calor: extrair calor do solo (reservatório frio) e rejeitar calor para dentro da casa (reservatório quente), afirmando que o calor entregue à casa pode ser maior que o trabalho investido. O conteúdo é termodinâmica (primeira e segunda leis) e vamos precisar entender o funcionamento de bombas de calor.

Passo 2

Pela primeira lei da termodinâmica (conservação de energia), para um ciclo de bomba de calor vale:
Qhot = Qcold + W
onde Qhot é o calor entregue à casa, Qcold o calor extraído do solo e W o trabalho aplicado. Daí Qhot > W é perfeitamente consistente com a primeira lei.

Passo 3

A segunda lei da termodinâmica não impede a operação de uma bomba de calor: ela apenas exige que o trabalho seja fornecido para levar calor de um meio mais frio para um mais quente. O coeficiente de desempenho (COP) de uma bomba de calor é definido como COP = Qhot/W, e tipicamente COP>1.

Passo 4

Como não há violação de nenhuma das leis da termodinâmica, a ideia é factível e corresponde exatamente ao princípio de funcionamento de bombas de calor modernas.

Resposta

e. é possível

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