1. (1,5 ponto) Indique se cada afirmativa é verdadeira ou falsa. Justifique cada uma das proposições.
    a) A cficiéncia térmica máxima de qualquer ciclo de potência operando cntre dois reservatórios, um frio e um quente, a 500^circ C e 1000^circ C, respectivamente, é 50 %.
    b) Um processo que não obedece à segunda lei da termodinâmica necessariamente viola a primcira lei da termodinámica.
    c) O atrito associado ao escoamento de fluidos através de tubos e ao redor de objetos constitui um tipo de irreversibiiidade.
    d) Para ciclos reversíveis de refrigeração e potência operando entre os mesmos reservatórios térmicos, a relação entre seus desempenhos é eta máx =not p max +1á.
    e) A formulação de Clausius da Segunda Lei nega a possibilidade de transferência de energia por calor de um corpo mais frio para um corpo mais quente.

Passo 1

O enunciado pede para julgar V ou F em cinco afirmações sobre a primeira e segunda leis da termodinâmica, eficiência de ciclos de Carnot, coeficiente de desempenho (COP) de refrigeradores e a formulação de Clausius. Vamos usar:
– Conversão de temperaturas para Kelvin;
– A eficiência de Carnot etamax=1-TcTh;
– A definição de COP reversível zmax=TcTh-Tc;
– A independência da primeira e da segunda leis;
– A formulação de Clausius sobre transferência espontânea de calor.

Passo 2

(a) “A eficiência térmica máxima ···{} entre 500^circC e 1000^circC é 50%.”
Converter para Kelvin:
Tc = 500 + 273 = 773,K, Th = 1000 + 273 = 1273,K
A eficiência de Carnot é
etamax =1-TcTh =1-7731273 approx0,39 = 39%
Como 39%neq50%, (a) é falsa.

Passo 3

(b) “Um processo que não obedece à 2ª lei necessariamente viola a 1ª lei.”
A 1ª lei impõe De<a E=Q-W (conservação de energia) e a 2ª lei impõe De<a S>=0 em processos isolados. É possível ter De<a E=Q-W e ainda De<a S<0, violando só a 2ª lei sem quebrar a 1ª. Portanto (b) é falsa.

Passo 4

(c) “O atrito no escoamento de fluidos constitui irreversibilidade.”
O atrito dissipa energia mecânica em calor gerando produção de entropia que não pode ser totalmente revertida. Logo é irreversível, e (c) é verdadeira.

Passo 5

(d) “Para ciclos reversíveis de refrigeração e potência entre os mesmos reservatórios, vale etamax=zmax+1.”
Na verdade
zmax=TcTh-Tc, etamax=1-TcTh,
dessa forma
etamax =zmaxzmax+1 neq zmax+1
Logo (d) é falsa.

Passo 6

(e) “A formulação de Clausius nega a possibilidade de transferência de calor do corpo mais frio para o mais quente.”
Clausius diz que não há transferência espontânea de calor do frio para o quente sem trabalho externo. Portanto, tal transferência espontânea é proibida e (e) é verdadeira.

Resposta

(a) Falsa
(b) Falsa
(c) Verdadeira
(d) Falsa
(e) Verdadeira

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