Uma máquina térmica absorve 2.500 J de calor de um reservatório quente e expele 1.000 J para um reservatório frio. Quando funciona em sentido inverso, com os mesmos reservatórios, o motor bombeia 2500 J de calor para o reservatório quente, necessitando de 1500 J de trabalho para isso. Encontre a razão entre o trabalho realizado pela máquina térmica e o trabalho realizado pela bomba. Este motor térmico é reversível?
a. 1,0 (sim)
b.
c. 2,5 (nao)
d. 1,5 (nao)
e. 1,0 (não)
a. 1,0 (sim)
b.
c. 2,5 (nao)
d. 1,5 (nao)
e. 1,0 (não)
Passo 1
O enunciado descreve uma máquina térmica que absorve
do reservatório quente e rejeita
ao reservatório frio. Quando operada em sentido inverso (como bomba de calor), ela entrega ao reservatório quente
usando
de trabalho. Vamos aplicar a conservação de energia para calcular o trabalho do motor, comparar com o trabalho da bomba e verificar a reversibilidade do ciclo.
Passo 2
O trabalho produzido pela máquina térmica vem da diferença entre o calor recebido e o calor rejeitado. Logo,
Quando funciona em sentido inverso, ela requer
de trabalho para bombear
ao reservatório quente.
Passo 3
A razão entre o trabalho do motor e o trabalho da bomba é
Passo 4
Um ciclo é reversível se, ao invertermos o sentido, os valores de
,
e
trocam de sinal mas mantêm o mesmo módulo. Aqui vemos que na inversão o motor passa a absorver
do frio, rejeitar
ao quente e requer
de trabalho — exatamente os mesmos módulos. Portanto, o ciclo é reversível.
Resposta
a. 1,0 (sim)