Um sistema executa um ciclo termodinâmico recebendo energia
através de uma região de sua fronteira cuja temperatura é
e descarregando
através de uma região de fronteira que se encontra na temperatura
. Não existem outras interações de calor.
Se
e
são trocados com reservatórios térmicos que se encontram a
e
respectivamente, indique a relação que existe entre
e
e entre
e
(qual é maior e qual é menor).
Se
Passo 1
O enunciado diz que um sistema em ciclo recebe uma quantidade de calor
através de uma fronteira com temperatura
e libera
numa fronteira com temperatura
. Esses calores vêm de reservatórios térmicos a
(fornece
) e a
(recebe
).
Conteúdo: Segunda Lei da Termodinâmica, fluxo espontâneo de calor. Vamos usar o fato de que calor só flui naturalmente do mais quente para o mais frio.
Conteúdo: Segunda Lei da Termodinâmica, fluxo espontâneo de calor. Vamos usar o fato de que calor só flui naturalmente do mais quente para o mais frio.
Passo 2
Segundo a Segunda Lei, calor espontâneo vai do corpo com maior temperatura para o de menor temperatura até o equilíbrio. Se chamarmos de “fonte” quem fornece calor e “sumidouro” quem recebe, sempre vale:
fonte mais quente > sumidouro mais frio.
fonte mais quente > sumidouro mais frio.
Passo 3
Para o calor
que entra no sistema:
• Fonte = reservatório a
• Sumidouro = fronteira do sistema a
Logo, para o fluxo ocorrer, deve ser
• Fonte = reservatório a
• Sumidouro = fronteira do sistema a
Logo, para o fluxo ocorrer, deve ser
Passo 4
Para o calor
que sai do sistema:
• Fonte = fronteira do sistema a
• Sumidouro = reservatório a
Então, para esse fluxo de saída, vale
• Fonte = fronteira do sistema a
• Sumidouro = reservatório a
Então, para esse fluxo de saída, vale