A segunda lei da Termodinâmica afirma, em sucintas palavras, que não há a possibilidade de converter…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar e prever efeitos de intervenções nos ecossistemas, e seus impactos nos seres vivos e no corpo humano, com base nos mecanismos de manutenção da vida, nos ciclos da matéria e nas transformações e transferências de energia, utilizando representações e simulações sobre tais fatores, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
A segunda lei da Termodinâmica afirma, em sucintas palavras, que não há a possibilidade de converter integralmente calor em trabalho. Esquematicamente, a figura abaixo revela como funciona uma máquina térmica. Considerando-se que o trabalho realizado nessa máquina valha 1,2 kJ e que a parte energética rejeitada para a fonte fria valha dois quintos da recebida da fonte quente, é correto afirmar que o rendimento da máquina retratada na figura e a parte energética rejeitada (em kJ) valem, respectivamente, (Mackenzie 2020)
- A) 40% e 1,2
- B) 60% e 0,80
- C) 40% e 1,0
- D) 60% e 1,2
- E) 40% e 0,60
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. O trabalho da máquina é τ = 1,2 kJ. O calor rejeitado para a fonte fria (Q2) vale dois quintos do calor recebido da fonte quente (Q1), ou seja, Q2 = (2/5) de Q1.
- Use a primeira lei para máquinas térmicas, que diz que o trabalho é a diferença entre o calor recebido e o calor rejeitado: τ = Q1 - Q2.
- Substitua Q2 por (2/5)·Q1: 1,2 = Q1 - (2/5)·Q1 = (3/5)·Q1.
- Calcule Q1: Q1 = 1,2 · 5/3 = 2,0 kJ.
- Calcule a parte rejeitada: Q2 = (2/5) · 2,0 = 0,80 kJ. Confira: Q1 - Q2 = 2,0 - 0,80 = 1,2 kJ, que é o trabalho dado.
- Calcule o rendimento, que é a razão entre o trabalho obtido e o calor recebido: η = τ / Q1 = 1,2 / 2,0 = 0,60, ou seja, 60%.
- Conclusão. O rendimento é 60% e a parte rejeitada é 0,80 kJ, o que corresponde à alternativa B.
- Por que as outras estão erradas: a alternativa A usa 40% como rendimento, que é a proporção rejeitada, e 1,2 kJ como calor rejeitado, que é o trabalho; a C também confunde o rendimento com a proporção rejeitada e chega a 1,0 kJ por erro de cálculo; a D acerta o rendimento, mas toma o trabalho como calor rejeitado; a E usa 40% como rendimento e 0,60 kJ sem base na relação correta entre as grandezas.
💡 Dica: Use a relação da segunda lei da termodinâmica e as frações dadas para calcular rendimento e energia rejeitada.
Alternativa por alternativa
Confunde o rendimento com a proporção de calor rejeitado (2/5 = 40%) e acredita que o calor rejeitado é igual ao trabalho realizado de 1,2 kJ.
CORRETA. O rendimento é 60% (1,2/2,0) e a energia rejeitada é 0,8 kJ, pois Qq = 2,0 kJ e Qf = 2/5 × 2,0 = 0,8 kJ.
Usa a fração de 40% como se fosse o rendimento e calcula o calor rejeitado com erro de proporção, obtendo 1,0 kJ em vez de 0,80 kJ.
Calcula corretamente o rendimento de 60%, mas supõe que a parte rejeitada é igual ao trabalho de 1,2 kJ, sem aplicar a relação Q1 - Q2 = τ.
Toma 40% como rendimento, pela mesma confusão com a fração rejeitada, e obtém 0,60 kJ para o calor rejeitado por um cálculo de proporção incorreto.
Raio-X da questão
segunda lei termodinâmica, rendimento, energia rejeitada
avaliacao
primeira lei da termodinâmica · conceito de trabalho e calor
Estude a segunda lei da termodinâmica e cálculo de rendimento em máquinas térmicas.
Confundir as relações entre calor recebido, rejeitado e trabalho realizado, ou esquecer a definição de rendimento.
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