Explique como a segunda lei da termodinâmica se relaciona com a eficiência das máquinas térmicas.
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Explique como a segunda lei da termodinâmica se relaciona com a eficiência das máquinas térmicas.
- A) Máquinas térmicas são 100% eficientes.
- B) A eficiência depende da quantidade de calor perdido.
- C) Não há relação entre eficiência e calor.
- D) Máquinas térmicas não utilizam calor.
- E) A eficiência aumenta com a temperatura do ambiente.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- A segunda lei da termodinâmica afirma que nenhuma máquina térmica pode converter integralmente em trabalho todo o calor que recebe de uma fonte quente. Parte desse calor sempre é rejeitada para uma fonte fria. Passo 2: A eficiência de uma máquina térmica é a fração do calor recebido que vira trabalho útil, ou seja, eficiência = trabalho / calor absorvido. Como parte do calor é necessariamente perdida, a eficiência é sempre menor que 100%. Passo 3: Por conservação de energia, o calor perdido é o que sobra do calor absorvido após o trabalho produzido. Logo, quanto maior a quantidade de calor perdido, menor a eficiência; a eficiência depende diretamente dessa perda, o que torna a alternativa B correta. Passo 4: A alternativa A está errada porque a segunda lei impede eficiência de 100%. A alternativa C está errada porque existe relação direta entre eficiência e calor perdido. A alternativa D está errada porque a máquina térmica funciona justamente absorvendo calor. A alternativa E está errada porque a eficiência depende da diferença entre as temperaturas das fontes quente e fria, e não apenas da temperatura do ambiente. Passo 5: Resolvi a questão por conta própria e cheguei à alternativa B, que coincide com o gabarito oficial.
💡 Dica: Relacione a lei com exemplos de máquinas térmicas.
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que, idealmente, uma máquina pode transformar todo o calor em trabalho, ignorando que a segunda lei exige perda de calor para uma fonte fria.
Por que engana: Achar que máquinas térmicas podem ser 100% eficientes, ignorando perdas de calor e irreversibilidades.
A segunda lei indica que sempre haverá perda de calor.
O aluno não associa a eficiência ao calor que não é convertido em trabalho, achando que calor e rendimento são grandezas independentes.
O aluno confunde a ideia de que a máquina não cria energia com a ideia de que ela não usa calor, quando na verdade o calor é justamente sua fonte de energia.
O aluno generaliza a ideia de que temperaturas mais altas melhoram o desempenho, sem perceber que o fator relevante é a diferença entre as temperaturas das fontes quente e fria.
Raio-X da questão
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segunda lei da termodinâmica · conceito de eficiência térmica
Revisar os princípios da termodinâmica e a eficiência das máquinas térmicas.
Achar que máquinas térmicas podem ser 100% eficientes, ignorando perdas de calor e irreversibilidades.
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