Question

Uma máquina térmica funciona entre as temperaturas de 27ºc e 127ºc. em cada ciclo do gás ideal dessa maquina, a fonte termica fornece 250j de calor, obtendo-se 50j de trabalho mecanico. Determine a variação de entropia que ocorre em cada ciclo, durante funcionamento dessa maquina.

Answer 1

Vamos lá, física é sensasional!!

Pela primeira Lei da Termodinâmica:
Q = ΔU + W

Onde Q: Calor trocado; ΔU: Variação da energia interna; W: Trabalho

Como se trata de um ciclo de gás ideal, ΔU=0;
ΔS (sistema) = 0;

Logo Q = W

Como Q = Qq + Qf, onde "q" representa o calor da Fonte quente e "f" o calor da Fonte fria, temos:

250 + Qf = 50
Qf = -200 J

Como para as fontes as trocas de calor são dadas de maneira reversível, temos que:

ΔS(q) = (Qq)/(Tq), com Tq sendo a temperatura da Fonte quente(Sempre em Kelvin). É análogo para a fonte fria, logo:

ΔS (vizinhança) = ΔS (q) + ΔS (f)
ΔS (vizinhança) = (-250/400) + (200/300) = (1/24) J/O

obs: Como a fonte quente perde calor pro sistema, o calor Qq para ela é negativo, e o Qf para a fonte fria é positivo.

Dá pergunta do problema, creio que se refere a variação de entropia do universo, logo:

ΔS (universo) = ΔS (vizinhança) + ΔS (ciclo)
ΔS (universo) = 1/24 J/K