Questões de Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas para Concurso

Em 1824, Nicolas Léonard Sadi Carnot publicou sua primeira e única obra, Reflexões sobre potência motriz do fogo e máquina próprias para aumentar essa potência, na qual afirmou que a potência motriz do fogo é independente dos agentes utilizados para aproveitá-la: é determinada exclusivamente pela temperatura dos corpos entre os quais se produz uma transferência de calor.

A "potência motriz" mencionada por Carnot em sua obra poderia ser corretamente substituída por

A necessidade de melhorar o rendimento das máquinas térmicas reais exigiu um estudo que resultou na elaboração de um ciclo ideal, que não leva em consideração as dificuldades técnicas. Qualquer máquina que operasse com esse ciclo teria rendimento máximo, independentemente da substância utilizada. Essa máquina idealizada operaria em um ciclo completamente reversível, o ciclo de Carnot, como exemplificado na figura a seguir.


Na máquina hipotética operando no ciclo de Carnot acima apresentado, constata-se

A figura precedente mostra um ciclo reversível de 1,0 mol de um gás monoatômico ideal. Supondo que P₀ = 100 kPa e V₀ = 0,02 m³, o valor da eficiência desse ciclo será

O diagrama P × V mostra uma transformação cíclica 1→  2 → 3 → 4 → 1 de certa massa de gás em uma máquina térmica. 

Essa máquina pode ser