Lista de exercícios: 2^ a Lei da termodinâmica.
(UEPB-2010) A Revolução Industrial consistiu em um conjunto de mudanças tecnológicas com profundo impacto no processo produtivo em nível econômico e social. Iniciada na Inglaterra em meados do século XVIII, expandiu-se pelo mundo a partir do século XIX. James Hargreaves, 1764, na Grã-Bretanha, inventa a fiadora spinning Jenny, uma máquina de fiar rotativa que permitia a um único artesão fiar oito fios de uma só vez; James Watt, 1768, inventa a máquina a vapor; Gottlieb Daimler, 1885, inventa um motor a explosão, etc.
Acerca do assunto tratado no texto em relação às máquinas térmicas, de acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica, podemos afirmar:
I. Nenhuma máquina térmica operando em ciclos pode retirar calor de uma fonte e transformá-lo integralmente em trabalho.
II. A Segunda Lei da Termodinâmica se aplica aos refrigeradores, porque estes transferem calor da fonte fria para a fonte quente.
III. O rendimento de uma máquina térmica que opera em ciclos pode ser de 100 %.
Após a análise feita, verifica-se que é(são) CORRETA(S) apena(s) a(s) proposição(ões)
A) II e III.
B) II.
C) III.
D) I.
E) I e ll.

Passo 1

Beleza, vamos lá. O enunciado é um exercício sobre a Segunda Lei da Termodinâmica que traz três afirmações (I, II e III) sobre máquinas térmicas e refrigeradores. A gente precisa usar os dois enunciados clássicos da Segunda Lei (Kelvin–Planck e Clausius) e a definição de rendimento de uma máquina térmica para analisar quais das afirmações são verdadeiras.
O que vamos precisar:
  • Entender o enunciado de Kelvin–Planck (“não existe máquina térmica cíclica que converta todo o calor extraído de uma fonte exclusivamente em trabalho”).
  • Entender o enunciado de Clausius (“não existe processo cujo único resultado seja transferir calor de um corpo frio para um corpo quente sem custo de trabalho”).
  • Saber que o rendimento de uma máquina térmica cíclica é definido por eta = WQh e que, segundo a Segunda Lei, sempre sobra calor rejeitado Qc>0, logo W e eta<1;(100%).

Passo 2

Analisando a afirmação I:
“Nenhuma máquina térmica operando em ciclos pode retirar calor de uma fonte e transformá-lo integralmente em trabalho.”
Isso é exatamente o enunciado de Kelvin–Planck. Como sempre sobra calor rejeitado Qc, não dá para ter W = Qh. Logo, a afirmação I é verdadeira.

Passo 3

Analisando a afirmação II:
“A Segunda Lei da Termodinâmica se aplica aos refrigeradores, porque estes transferem calor da fonte fria para a fonte quente.”
Refrigerador ou bomba de calor faz isso: transfere calor de um ambiente frio para um quente, mas isso não acontece de forma espontânea sem consumir trabalho. Esse é o enunciado de Clausius. Portanto, a Segunda Lei também regula refrigeradores — II é verdadeira.

Passo 4

Analisando a afirmação III:
“O rendimento de uma máquina térmica que opera em ciclos pode ser de 100%.”
Como vimos, eta = WQh e sempre sobra um calor rejeitado Qc>0, então W < Qh e eta<1;(100%). Não rola rendimento de 100%, logo III é falsa.

Resposta

As únicas corretas são I e II. Logo, a alternativa certa é a letra E (I e II).

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