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

A figura representa um mol de moléculas de um gás ideal que sofre uma transformação isotérmica reversível A → B.

Nessas condições, a pressão P_B, em atm, é igual a

Um gás em uma câmara fechada passa pelo ciclo termodinâmico representado no diagrama p x V da Figura 4.



O trabalho, em joules, realizado durante um ciclo é:

Sadi Carnot (1796-1832), foi um físico e engenheiro do exército francês, destacando-se por seu estudo sobre as condições ideais para a produção de energia mecânica, a partir do calor, nas máquinas térmicas. Em 1824, Carnot descreveu e analisou o denominado ciclo de Carnot, cuja importância é devida ao seguinte teorema: “Nenhuma máquina térmica que opera entre duas dadas fontes, às temperaturas T1 e T2, pode ter maior rendimento que uma máquina de Carnot, operando entre estas mesmas fontes”. (Alvarenga, B. e Maximo, A. Curso de Física, Volume 2, Editora Scipíone, p. 158, São Paulo, 2000).

Considerando que uma máquina que extrai 375.10⁴ cal de uma fonte à temperatura de 127 o C e rejeita 15.10⁵ cal para uma fonte a 200 K, a diferença entre seu rendimento e o rendimento de uma máquina de Carnot, operando entre estas mesmas temperaturas, é de:

Leia o texto IV, a seguir, para responder à questão 26

A Revolução Industrial consistiu em um conjunto de mudanças tecnológicas com profundo impacto no processo produtivo em nível econômico e social. Iniciada na Inglaterra em meados do século XVIII, expandiu-se pelo mundo a partir do século XIX. James Hargreaves, 1764, na Grã-Bretanha, inventa a fiadora “spinning Jenny”, uma máquina de fiar rotativa que permitia a um único artesão fiar oito fios de uma só vez. ; James Watt, 1768, inventa a máquina a vapor; Gottlieb Daimler, 1885, inventou um motor a explosão etc.

Acerca do assunto tratado no texto IV, em relação às máquinas térmicas, de acordo com a segunda lei da Termodinâmica, podemos afirmar:

I - Nenhuma máquina térmica operando em ciclos pode retirar calor de uma fonte e transformá-lo integralmente em trabalho.

II - A segunda lei da Termodinâmica se aplica aos refrigeradores, porque esses transferem calor da fonte fria para a fonte quente.

III - O rendimento de uma máquina térmica que opera em ciclos pode ser de 100%.


Após a análise feita, verifica-se que é(são) correta(s) apena(s) a(s) proposição(ões)

Suponha que uma máquina de Carnot seja construída utilizando como fonte fria o lado do planeta Gliese 581g que nunca recebe luz e como fonte quente o lado que sempre recebe luz. A temperatura da fonte fria Tf=-40ºC e da fonte quente Tq=70ºC. A cada ciclo a máquina retira da fonte quente 1000J de calor.

Considerando que a máquina trabalha com um gás ideal, leia os itens abaixo:

I. A máquina pode ser representada por um ciclo com duas transformações adiabáticas reversíveis e duas transformações isotérmicas reversíveis.

II. Se o ciclo desta máquina consiste de uma expansão isotérmica, uma expansão adiabática, uma compressão isotérmica e uma compressão adiabática, respectivamente, então ocorre transformação de calor em trabalho útil.

III. O rendimento da máquina é maior do que 40%.

IV. A cada ciclo uma quantidade de calor maior que 700J é rejeitada para a fonte fria.

Marque a opção CORRETA: