Enunciado

Reconsidere os quatro ciclos motores descritos no Prob. 7.25. Analise se entre eles existe um moto perpétuo de primeira ou de segunda espécie.

Passo 1

Fala galera, tudo bem?

Vamos lá no exercício 7.25 pegar cada condição para um motor térmico

Considere um ciclo térmico motor que opera nas seguintes condições:

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

Pronto.

Galera um motor perpétuo é uma classificação de máquinas de moto-contínuo refere-se a qual das leis da termodinâmica a máquina propõe-se a violar.

Moto-contínuo de primeira espécie

Um moto-contínuo de primeira espécie é uma máquina de movimento perpétuo que viola a Primeira Lei da Termodinâmica, fornecendo ao exterior mais energia (sob a forma de trabalho ou calor) do que aquela que consome.

Moto-contínuo de segunda espécie

Um moto-contínuo de segunda espécie é uma máquina de movimento perpétuo que viola a Segunda Lei da Termodinâmica, tendo um rendimento de 100%. Visto que um moto contínuo é um processo cíclico seria necessário que em todas etapas do ciclo todas as transformações de energia tivessem também um rendimento de 100%, no entanto a segunda lei da termodinâmica postula que não é possível a transformação completa do calor fornecido por uma fonte em trabalho.

Bora ilustrar o funcionamento de uma máquina térmica:

Bora analisar cada situação

Passo 2

a) Temos a situação:

Q ˙ H = 6   k W                             Q ˙ L = 4 k W                                     W ˙ = 2 k W

Aplicando a equação da energia:

W ˙ = Q ˙ H - Q ˙ L = 6 - 4 = 2   k W

Para toda energia aplicada à máquina realiza trabalho na proporção correta, logo, não temos um motor perpétuo de primeira e nem segunda espécie.

Passo 3

b)Temos a situação:

Q ˙ H = 6   k W                             Q ˙ L = 0 k W                                     W ˙ = 6 k W

Aplicando a equação da energia:

W ˙ = Q ˙ H - Q ˙ L = 6 - 0 = 6   k W

Para toda energia aplicada à máquina realiza trabalho na proporção correta, logo, não temos um motor perpétuo de primeira espécie.

Ela possui rendimento igual a 100% mas, não possui fonte fria, logo, ele é um motor perpétuo de segunda espécie.

Passo 4

c)Temos a situação:

Q ˙ H = 6   k W                             Q ˙ L = 2 k W                                     W ˙ = 5 k W

Aplicando a equação da energia:

W ˙ = Q ˙ H - Q ˙ L = 6 - 2 = 5   k W

Para toda energia aplicada à máquina realiza trabalho e ainda cria, logo, ela é uma máquina de primeira espécie.

Ela possui rendimento acima de 100%, logo, não pode ser aplicada para segunda lei. Portanto, ela é de segunda espécie.

Passo 5

d)Temos a situação:

Q ˙ H = 6   k W                             Q ˙ L = 6 k W                                     W ˙ = 0 k W

Aplicando a equação da energia:

W ˙ = Q ˙ H - Q ˙ L = 6 - 6 = 0   k W

Para toda energia aplicada à máquina rejeita na fonte fria e não realiza trabalho, logo, ela não é uma máquina de primeira espécie e também não viola a segunda lei. Portanto, essa máquina não é de segunda espécie.

É isso galera, valeu!

Resposta

a)Primeira espécie: não é

Segunda espécie: não é

b)Primeira espécie: não é

Segunda espécie: é

c)Primeira espécie: é

Segunda espécie: é

d)Primeira espécie: não é

Segunda espécie: não é

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