Uma máquina de Carnot e uma máquina irreversível funcionam ambas entre os mesmos reservatórios de alta temperatura e de baixa temperatura. Elas absorvem a mesma quantidade de calor do reservatório de alta temperatura. A máquina irreversível:
Escolha uma opção:
a. não pode absorver a mesma energia do reservatório de alta temperatura como calor sem violar a segunda lei da termodinâmica
b. tem a mesma eficiência que a máquina reversível
c. rejeita mais energia como calor para o reservatório a baixa temperatura
d. realiza mais trabalho
e. tem a maior eficiência
a. não pode absorver a mesma energia do reservatório de alta temperatura como calor sem violar a segunda lei da termodinâmica
b. tem a mesma eficiência que a máquina reversível
c. rejeita mais energia como calor para o reservatório a baixa temperatura
d. realiza mais trabalho
e. tem a maior eficiência
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala sobre duas máquinas térmicas: uma é de Carnot (que é reversível) e a outra é irreversível. Ambas estão trabalhando entre os mesmos reservatórios de alta e baixa temperatura e absorvem a mesma quantidade de calor do reservatório de alta temperatura. O objetivo é descobrir qual das opções a máquina irreversível cumpre melhor. Para resolver isso, vamos precisar entender os conceitos de eficiência térmica, máquinas reversíveis e irreversíveis, e como elas trocam calor com os reservatórios.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é uma máquina térmica de Carnot. Ela é o modelo ideal de uma máquina térmica, funcionando de forma totalmente reversível, ou seja, sem perdas de energia. A eficiência de uma máquina de Carnot é dada pela fórmula:
onde
e
são as temperaturas dos reservatórios de baixa e alta temperatura, respectivamente.
Já uma máquina irreversível não é ideal e tem perdas de energia devido a diversos fatores como atrito, dissipação de calor, etc. Isso faz com que sua eficiência seja menor que a da máquina de Carnot.
Passo 3
Sabendo que as duas máquinas absorvem a mesma quantidade de calor
do reservatório de alta temperatura, a quantidade de calor rejeitado ao reservatório de baixa temperatura
é diferente para cada uma.
Para a máquina de Carnot:
Para a máquina irreversível, como a eficiência é menor, ela vai rejeitar mais calor:
Isso significa que a máquina irreversível libera mais calor para o reservatório de baixa temperatura do que a máquina de Carnot.
Passo 4
Analisando as opções:
a. Não está correto porque a máquina pode sim absorver a mesma energia sem violar a segunda lei.
b. Errado, a eficiência da máquina irreversível é menor.
c. Correto! A máquina irreversível rejeita mais calor para o reservatório de baixa temperatura.
d. Errado, a máquina irreversível não realiza mais trabalho.
e. Errado, a máquina de Carnot tem a maior eficiência.
Resposta
c. rejeita mais energia como calor para o reservatório a baixa temperatura