Enunciado

“Até onde sabemos, a Natureza nunca desenvolveu uma máquina térmica” – Steven Vogel, Dispositivos da Vida. (a) Calcule o rendimento de uma maquina térmica operando entre a temperatura do corpo ( 98,6 ° F ) e uma temperatura externa típica ( 70 ° F ), e compare-o com o rendimento do corpo humano ao converter energia química em trabalho (aproximadamente 20 por cento). Esta comparação entre os rendimentos contradiz a segunda lei da Termodinamica? (b) A partir do resultado da parte (a), e de um conhecimento geral sobre as condições nas quais a maioria dos organismos de sangue quente existe, dê uma razão pela qual nenhum desses organismo desenvolveu uma máquina térmica para aumentar sua energia interna.

Passo 1

  1. Pra achar o rendimento, a gente precisa dessas temperaturas na escala absoluta. Então vamos converter, é só usar a fórmula:
  2. T K - 273 5 = T F - 32 9

    T F = 70 ° F : T K = 294 K

    T F = 98.6 ° F : T K = 310 K

    Beleza, agora é só jogar na fórmula do rendimento!

    η = 1 - T f T q = 1 - 294 310

    η = 5.16 %

    Bem, o fato de essa eficiência ser consideravelmente mais baixa que a eficiência real do corpo humano não é um problema para a segunda lei da termodinâmica. O que vale notar aqui é que o corpo humano não fica obtendo energia da troca de calor com o ambiente para se mover, mas sim da comida!

    Passo 2

  3. A maioria dos animais de sangue quente vivem quase nas mesmas condições que os humanos. Para fazer de nós uma máquina térmica com uma boa eficiência, a temperatura interna teria que ser mantida num nível bem alto, o que não é possível, já que isso traria problemas para o nosso corpo!

Resposta

  1. η = 5.16 %
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