- (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
e
, respectivamente, é
.
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
.
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.
a) A cficiéncia térmica máxima de qualquer ciclo de potência operando cntre dois reservatórios, um frio e um quente, a
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
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 ;
– A definição de COP reversível ;
– A independência da primeira e da segunda leis;
– A formulação de Clausius sobre transferência espontânea de calor.
– Conversão de temperaturas para Kelvin;
– A eficiência de Carnot
– A definição de COP reversível
– 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
e
é
.”
Converter para Kelvin:
Converter para Kelvin:
A eficiência de Carnot é
Como
, (a) é falsa.
Passo 3
(b) “Um processo que não obedece à
ª lei necessariamente viola a
ª lei.”
A ª lei impõe
(conservação de energia) e a
ª lei impõe
em processos isolados. É possível ter
e ainda
, violando só a
ª lei sem quebrar a
ª. Portanto (b) é falsa.
A
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.
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
.”
Na verdade
Na verdade
dessa forma
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.
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
(b) Falsa
(c) Verdadeira
(d) Falsa
(e) Verdadeira