Operando entre as temperaturas de 600 kelvin e 300 kelvin uma máquina térmica recebe 2 000 joules da fonte quente e realiza 1 200 joules de trabalho. Dessa forma, a máquina devolve 800 joules para a fonte fria.
De acordo com as leis da termodinâmica, a máquina descrita acima pode existir?
Escolha uma:
a. Não, pois ela viola a primeira lei da termodinâmica. O trabalho realizado é maior que o calor cedido para a fonte fria.
b. Não, pois ela viola o teorema do trabalho na variação do volume do gás.
c. Sim, pois a máquina respeita a primeira e segunda leis da termodinâmica. Ela não converte todo o calor que recebe em trabalho.
d. Sim, pois a máquina respeita a primeira lei da termodinâmica. Além disso, ela tem um rendimento de 60%
e. Não, pois ela viola o teorema de Carnot, que diz que nenhuma máquina térmica operando entre duas dadas temperaturas pode ter rendimento maior que uma máquina de Carnot.
Respostas
e. Não, pois ela viola o teorema de Carnot, que diz que nenhuma máquina térmica operando entre duas dadas temperaturas pode ter rendimento maior que uma máquina de Carnot.
Podemos calcular o rendimento de uma máquina térmica de Carnot por meio da equação que segue abaixo-
n = 1 - T2/T1
Onde,
T2 = temperatura absoluta da fonte de resfriamento
T1 = temperatura absoluta da fonte de aquecimento
Para sabermos o trabalho que essa máquina realiza, usaremos a expressão abaixo -
τ = n·Q1
Onde
n = rendimento da máquina
Q1 = quantidade de calor retirada da fonte quente
n = 1 - 300/600
n = 1 - 0,5
n = 50%
T = 0,50. 2000
T = 1000 Joules
Para o trabalho realizado ser de 1200 Joules, o rendimento da máquina seria-
1200 = n. 2000
n = 0,6
n = 60%
Essa máquina não pode ser real pois ela funciona com um rendimento maior do que o rendimento de uma máquina de Carnot.