Tópico 7: Segunda Lei da Termodinâmica e Entropia

  1. O enunciado de Kelvin-Planck da Segunda Lei da Termodinâmica diz que:
    “É impossível para qualquer sistema passar por um processo no qual absorve calor de um reservatório a uma dada temperatura e converte o calor completamente em trabalho mecânico de modo que o sistema termine em um estado idêntico ao inicial”.
    O que se pode concluir sobre a eficiência de máquinas térmicas a partir desse enunciado?
    A. \varepsilon=100 \%.
    B. \varepsilon<100 \%.
    C. \varepsilon=0 \%.
    D. \varepsilon>100 \%.

Passo 1

O enunciado de Kelvin–Planck afirma que não existe processo cíclico que transforme todo o calor recebido de um único reservatório em trabalho, voltando o sistema ao estado inicial sem rejeitar calor a outro reservatório. Para uma máquina térmica que absorve calor Q_1 e realiza trabalho W, definimos a eficiência como
\varepsilon = \frac{W}{Q_1}\,.

Passo 2

Se fosse possível converter todo o calor em trabalho, teríamos W=Q_1 e, portanto,
\varepsilon = \frac{Q_1}{Q_1} = 1 \quad\bigl(100\%\bigr).
Mas o enunciado proíbe exatamente isso, logo nunca se alcança \varepsilon=1. Concluímos então que
\varepsilon < 1 \quad\bigl(<100\%\bigr).

Resposta

B. \varepsilon<100\%

Exercícios relacionados