Um projetista propôs uma máquina térmica cíclica que opera entre dois reservatórios, um quente, que opera a 1500 K e um frio que opera a 450 K , respectivamente. Para cada cenário apresentado abaixo, determine se o ciclo opera: reversivelmente (ideal), irreversívelmente (real) ou se o ciclo é impossível.
a)
a)
Passo 1
O enunciado apresenta uma máquina térmica cíclica que recebe
de um reservatório quente a
, fornece trabalho
e rejeita
a um reservatório frio a
. Queremos verificar se esse ciclo satisfaz as leis da Termodinâmica e, em caso afirmativo, se sua eficiência é igual, menor ou maior que a eficiência de Carnot, definindo-o como reversível, irreversível ou impossível.
Passo 2
Aplicamos a Primeira Lei (conservação de energia) ao ciclo:
Substituindo os valores:
logo a conservação de energia está satisfeita.
Passo 3
Calculamos a eficiência real do ciclo:
A eficiência máxima teórica (Carnot) entre os dois reservatórios é
Passo 4
Comparando as eficiências:
-
.
Isso indica que o ciclo é possível (não viola a Segunda Lei) mas sua eficiência é inferior à de Carnot, caracterizando um ciclo irreversível (real).
Resposta
Ciclo irreversível (real).