Enunciado

Para cada um dos casos a seguir, determine se a máquina térmica satisfaz a primeira lei (equação da energia) e se viola a segunda lei.

a. Q H ˙ = 6   K W Q L ˙ = 4 K W W ˙ = 2 K W

b. Q H ˙ = 6   K W Q L ˙ = 0 K W W ˙ = 6 K W

c. Q H ˙ = 6   K W Q L ˙ = 2 K W W ˙ = 5 K W

d. Q H ˙ = 6   K W Q L ˙ = 6 K W W ˙ = 0 K W

Passo 1

Saudações Galera, tudo bem?

Vamos juntos resolver mais um Exercício!

Vamos relembrar a equação que representa o calor transferido através da primeira lei da termodinâmica que rege os sistemas colocado.

Q H ˙ =   Q L ˙ +   W ˙

Para a segunda lei da termodinâmica vamos utilizar a relação:

η = 1 -   Q L ˙ Q H ˙

Revisão feita vamos colocar a mão na massa então em nosso primeiro item!

a. Q H ˙ = 6   K W Q L ˙ = 4 K W W ˙ = 2 K W

Aplicando a primeira lei da termodinâmica:

6   K W =   4 K W +   2 K W

6   K W =   6 K W

Logo satisfaz a primeira lei da termodinâmica.

Aplicando a segunda lei da termodinâmica:

η = 1 -   4 K W 6 K W

η = 1 -   0,66

η = 0,33

Como o rendimento é abaixo de 1, o sistema também satisfaz a segunda lei da termodinâmica.

Conclusão o item a satisfaz a primeira e segunda lei da termodinâmica.

Passo 2

Bora lá segundo item!

b. Q H ˙ = 6   K W Q L ˙ = 0 K W W ˙ = 6 K W

Aplicando a primeira lei da termodinâmica:

6   K W =   0 K W +   6 K W

6   K W =   6 K W

Logo satisfaz a primeira lei da termodinâmica.

Aplicando a segunda lei da termodinâmica:

η = 1 -   0 K W 6 K W

η = 1 - 0

η = 1

Como o rendimento é 1, ainda sendo não descoberto essa proeza, o sistema também satisfaz a segunda lei da termodinâmica.

Conclusão o item a satisfaz a primeira e segunda lei da termodinâmica.

Passo 3

Último item!

c. Q H ˙ = 6   K W Q L ˙ = 2 K W W ˙ = 5 K W

Aplicando a primeira lei da termodinâmica:

6   K W =   2 K W +   5 K W

6   K W =   7 K W

Logo satisfaz não a primeira lei da termodinâmica.

Aplicando a segunda lei da termodinâmica:

η = 1 -   2 K W 6 K W

η = 1 - 0,33

η = 0,66

Como o rendimento é abaixo de 1 o sistema também satisfaz a segunda lei da termodinâmica.

Conclusão o item não satisfaz a primeira e satisfaz a segunda lei da termodinâmica.

Passo 4

Bora lá último item!

d. Q H ˙ = 6   K W Q L ˙ = 6 K W W ˙ = 0 K W

Aplicando a primeira lei da termodinâmica:

6   K W =   6 K W +   0 K W

6   K W =   6 K W

Logo satisfaz a primeira lei da termodinâmica.

Aplicando a segunda lei da termodinâmica:

η = 1 -   6 K W 6 K W

η = 1 - 1

η = 0

Como o rendimento é igual a zero o calor não pode ser transformado em temperatura caracterizando o mesmo como irreversível, logo o sistema não satisfaz a segunda lei da termodinâmica.

Conclusão o item satisfaz a primeira e não satisfaz a segunda lei da termodinâmica.

Resposta

a. Conclusão o item a satisfaz a primeira e segunda lei da termodinâmica.

b. Conclusão o item a satisfaz a primeira e segunda lei da termodinâmica.

c. Conclusão o item não satisfaz a primeira e satisfaz a segunda lei da termodinâmica.

d. Conclusão o item satisfaz a primeira e não satisfaz a segunda lei da termodinâmica.