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.
d)
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Passo 1
O enunciado descreve um motor térmico cíclico que opera entre dois reservatórios a
e
. Para o caso (d) são dados:
Queremos verificar se esse ciclo é reversível (ideal), irreversível (real) ou impossível, usando a primeira lei da termodinâmica (balanço de energia) e a segunda lei (eficiência de Carnot).
Passo 2
Aplicamos a primeira lei da termodinâmica ao ciclo:
Substituindo os valores:
O balanço de energia é satisfeito, ou seja, não há violação da primeira lei.
Passo 3
Pela segunda lei, a eficiência máxima de um ciclo reversível (Carnot) é
Logo, o trabalho máximo extraível de forma reversível seria
Passo 4
O ciclo proposto produz
, ou seja,
Isso violaria o limite imposto pela segunda lei. Portanto, esse ciclo é impossível.
Resposta
O ciclo é impossível.