Uma máquina para produzir trabalho foi construída com o objetivo de um gás ideal (
) passar de 200 kPa e
para 100 kPa e
. Como resultado deste processo deve ocorrer a produção de 2 kJ de trabalho e liberação de calor para o ambiente, que se encontra a
.
a) Este processo é possível?
b) Qual o trabalho máximo que poderia ser obtido em um processo com mesmo gás e a mesma mudança de estado?
a) Este processo é possível?
b) Qual o trabalho máximo que poderia ser obtido em um processo com mesmo gás e a mesma mudança de estado?
Passo 1
O enunciado trata de um gás ideal com
que passa do estado 1
para o estado 2
, extraindo
de trabalho e rejeitando calor para o ambiente a
.
Conteúdo: 1ª lei (variação de energia interna) e 2ª lei (cálculo de entropias para verificar viabilidade e trabalho máximo reversível).
Conteúdo: 1ª lei (variação de energia interna) e 2ª lei (cálculo de entropias para verificar viabilidade e trabalho máximo reversível).
Passo 2
Calcular a variação de energia interna para
. Como
,
Passo 3
Calcular a variação de entropia do sistema entre os estados 1 e 2:
Numericamente,
Passo 4
Calcular a variação de entropia dos arredores. A rejeição de calor é
Como ele é rejeitado à
,
Passo 5
Total de entropia do universo:
Como
, o processo proposto (com 1 mol e
) viola a 2ª lei e não é possível.
Passo 6
Para achar o trabalho máximo reversível entre os mesmos estados, usamos
Logo,
Resposta
a) Não, o processo com
e
gera
, contrariando a 2ª lei.
b) O trabalho máximo reversível obtido é
b) O trabalho máximo reversível obtido é