Lista de exercícios:
Lei da termodinâmica.
(UFRN) As máquinas térmicas transformam a energia interna de um combustível em energia mecânica. De acordo com a
Lei da Termodinâmica, não é possível construir uma máquina térmica que transforme toda a energia interna do combustível em trabalho, isto é, uma máquina de rendimento igual a 1 ou equivalente a
. O cientista francês Sadi Carnot (1796-1832) provou que o rendimento máximo obtido por uma máquina térmica operando entre as temperaturas
(fonte quente) e
(fonte fria) é dado Por
.
Com base nessas informações, é correto afirmar que o rendimento da máquina térmica não pode ser igual a 1 porque, para isso, ela deveria operar:
a) entre duas fontes à mesma temperatura,
, no zero absoluto.
b) entre uma fonte quente a uma temperatura,
, e uma fonte fria à temperatura
c) entre duas fontes à mesma temperatura,
, diferente do zero absoluto.
d) entre uma fonte quente a uma temperatura,
, e uma fonte fria à temperatura
.
(UFRN) As máquinas térmicas transformam a energia interna de um combustível em energia mecânica. De acordo com a
Com base nessas informações, é correto afirmar que o rendimento da máquina térmica não pode ser igual a 1 porque, para isso, ela deveria operar:
a) entre duas fontes à mesma temperatura,
b) entre uma fonte quente a uma temperatura,
c) entre duas fontes à mesma temperatura,
d) entre uma fonte quente a uma temperatura,
Passo 1
Beleza, o enunciado é sobre a 2ª Lei da Termodinâmica e o rendimento máximo de uma máquina térmica de Carnot, dado por
.
A ideia é entender por que nunca dá pra ter (100 %) e ver em qual situação isso “só” rolava, segundo as opções. Vamos precisar da fórmula, saber que temperaturas devem estar em Kelvin e conhecer a diferença entre 0 °C e 0 K.
A ideia é entender por que nunca dá pra ter
Passo 2
Começando: queremos
. Então, da fórmula
colocamos
e resolvemos pra
:
Ou seja, a fonte fria teria que estar a “zero” numa escala absoluta.
Passo 3
Agora, detalhe importante: essa temperatura
precisa estar em Kelvin, porque a equação de Carnot só vale usando a escala absoluta.
- Se alguém falasse “
”, isso é , não zero absoluto. - Só
é o tal do zero absoluto, onde a energia térmica cai ao mínimo possível (teoricamente).
Passo 4
Como a gente quer exatamente
pra garantir
, restam as opções:
a) e c) falam de , o que daria
, não serve.
b) fala de , mas isso é 273 K, não zero absoluto.
d) fala de , que é o único caso em que
chega a 1 (mas esse ponto não é atingível na prática).
a) e c) falam de
b) fala de
d) fala de
Resposta
Letra d