A máquina térmica mais eficiente é aquela que transforma calor integralmente em trabalho. Escolha uma opção:
Verdadeiro ◯
Falso ◯

Passo 1

O enunciado apresenta a afirmação: “A máquina térmica mais eficiente é aquela que transforma calor integralmente em trabalho.”
Pede-se apenas escolher entre as opções: Verdadeiro ou Falso.
Informações dadas explicitamente: nenhuma outra além da frase acima.

Passo 2

Vamos entender o que é uma máquina térmica e as quantidades envolvidas (isso é essencial para responder).
  • Numa máquina térmica que opera em ciclo, há um reservatório quente que fornece calor Q_H.
  • A máquina realiza trabalho W.
  • Parte do calor é rejeitada a um reservatório frio como Q_C.
    Pela conservação de energia (primeira lei da termodinâmica) vale:
Q_H = W + Q_C.
Aqui: Q_H é o calor recebido do reservatório quente, W é o trabalho útil entregue pela máquina, e Q_C é o calor descartado para o reservatório frio.

Passo 3

Definimos eficiência térmica da máquina como a fração do calor de entrada que vira trabalho:
\eta = \frac{W}{Q_H}.
Usando Q_H = W + Q_C obtemos
\eta = \frac{W}{Q_H} = 1 - \frac{Q_C}{Q_H}.
Interpretação prática: para ter \eta = 1 (ou seja, 100\% de eficiência) é necessário que
\frac{Q_C}{Q_H}=0\quad\Rightarrow\quad Q_C=0,
ou seja, a máquina não pode rejeitar calor algum ao reservatório frio.

Passo 4

Agora entra a lei que decide se isso é possível: a segunda lei da termodinâmica, na forma de Kelvin–Planck, diz em palavras simples que é impossível construir uma máquina térmica cíclica que, operando entre um único reservatório térmico, converta todo o calor absorvido em trabalho, sem outro efeito. Em outras palavras: uma máquina térmica que opere em ciclo não pode ter Q_C=0. Logo, a conversão integral de Q_H em W é proibida.

Passo 5

Outra maneira de ver isso (muito usada em provas) é pela eficiência máxima de Carnot para uma máquina reversível que opera entre dois reservatórios a temperaturas T_H (quente) e T_C (frio):
\eta_{\text{Carnot}} = 1 - \frac{T_C}{T_H}.
Como T_C>0 (temperatura absoluta positiva), tem-se \eta_{\text{Carnot}}<1. Somente no limite T_C\to 0 obtém-se \eta\to 1, mas o zero absoluto T=0 é inatingível, portanto não se consegue \eta=1 na prática. Exemplo numérico: para T_H=500\\ \text{K} e T_C=300\\ \text{K},
\eta_{\text{Carnot}} = 1 - \frac{300}{500} = 0,4 = 40\%.
Isso mostra concretamente que 100\% não é possível.

Passo 6

Resumo didático e incentivo: a ideia de “transformar todo calor em trabalho” é tentadora — seria o sonho do estudante cansado! — mas a segunda lei barra esse sonho para máquinas térmicas cíclicas reais. Em provas, quando aparecer uma afirmação dizendo que a máquina perfeita converte todo calor em trabalho, a resposta correta é sempre apontar a violação do enunciado de Kelvin–Planck ou lembrar da eficiência de Carnot.

Resposta

Falso

Exercícios relacionados