Question

4 - Em uma feira científica, um participante afirmou ter construído uma máquina térmica que, a cada ciclo, retirava a quantidade de 60 cal de calor da fonte quente e realizava um trabalho de 250 J. Com base no que você aprendeu sobre a Segunda Lei da Termodinâmica, seria possível a máquina desse participante? Justifique a sua resposta:​

Answer 1

Resposta:

Não será possível a máquina deste participante.

Explicação:

De acordo com o princípio da Segunda Lei da Termodinâmica sob o enunciado de Kelvin-Planck é impossível construir uma máquina térmica que, operando converta integralmente (100%) a quantidade de calor recebida em trabalho.

Com isso, tem-se a equação:

$T = 1- \frac{Q1}{Q2}$

Em que,

T = trabalho

Q1 = fonte quente

Q2 = fonte fria

Pelos dados do enunciado, temos:

T = 250J

Q1 = ?

Q2 = 60 cal

Deve-se converter cal (calorias) em joule.

1 cal equivale a 4,2 J.

1 cal    --- 4,2 J

60 cal --- x J

$60*4,2 = 1x\\252J = x$

Descobrindo o valor da fonte quente (Q1)

$T = Q1 - Q2\\250 = Q1 - 252\\Q1 = 250+252\\Q1 = 502$

Logo,

$T = 1- \frac{Q1}{Q2}\\T = 1 - \frac{502}{252}\\T = 1 - 1,992\\T = -0,99$.

Temos um rendimento negativo, logo, não será possível a máquina deste participante.

Answer 2

Resposta:

T=250J

Q=60cal(4,18)

R=T/Q

R=250/60.4,18

R=25/25

R=100%

Entretanto, esse fato contraria a 2º Lei da Termodinâmica, que garante ser impossível um rendimento de 100% (pois sempre haverá energia sendo transferida para a fonte fria), o que nos leva a concluir que nenhum sistema físico pode estar no zero absoluto.  

De qualquer forma, podemos dizer que:  

O zero absoluto seria a temperatura da fonte | fria de uma máquina ideal de Carnot, que operasse + com rendimento de 100%.

Explicação:Espero ter ajudado:)