5-Uma máquina remove 200 J de um reservatório quente a 373 K , efetua 48 J de trabalho e descarrega 152 J de calor num reservatório frio a 273 K . Qual o trabalho “perdido” por ciclo em virtude da irreversibilidade desta máquina?

Passo 1

O enunciado descreve uma máquina térmica que retira QH=200,J de um reservatório quente a TH=373,K, realiza Wreal=48,J de trabalho e rejeita QC=152,J para um reservatório frio a TC=273,K. Queremos o trabalho “perdido” por ciclo devido à irreversibilidade. Para isso, vamos comparar o trabalho real com o trabalho máximo possível num ciclo reversível (Carnot).

Passo 2

A eficiência de Carnot entre as temperaturas TH e TC é dada por
etaC = 1 - TCTH

Passo 3

Substituindo TH=373,K e TC=273,K, obtemos
etaC = 1 - 273373 approx 1 - 0,7316 = 0,2684

Passo 4

O trabalho máximo reversível por ciclo é
Wrev = etaC , QH = 0,2684 times 200 J approx 53,7 J

Passo 5

O trabalho perdido por irreversibilidade é a diferença entre o trabalho reversível e o trabalho real:
Wlost = Wrev - Wreal approx 53,7 - 48 = 5,7 J

Resposta

O trabalho perdido por ciclo devido à irreversibilidade é de aproximadamente 5,7,J.

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