Física II ⇒ [UVV 2019] Ciclo de Carnot Tópico resolvido

[Protágoras]

A chamada Revolução Industrial foi caracterizada pela utilização das máquinas térmicas, que substituíram diversas ferramentas e eliminaram várias funções exercidas antes pelo homem. Do ponto de vista termodinâmico, máquinas térmicas transformam energia térmica em trabalho mecânico. Em 1824, o engenheiro francês Sadi Carnot idealizou um modelo de uma máquina térmica, na qual o funcionamento se dava por um conjunto de processos termodinâmicos, realizados em ciclo. Tal modelo ficou conhecido como Ciclo de Carnot. Máquinas térmicas que operam, segundo o Ciclo de Carnot, são denominadas máquinas ideais.

Considere as afirmativas abaixo sobre o Ciclo de Carnot e marque a alternativa correta:
a)A eficiência do Ciclo de Carnot depende somente das temperaturas dos dois reservatórios térmicos.
b)O Ciclo de Carnot consiste em dois processos termodinâmicos isotérmicos e dois processos termodinâmicos a volume constante.
c)O Ciclo de Carnot consiste de dois processos isotérmicos e dois processos em que a pressão permanece constante.
d)A eficiência máxima de uma máquina que opera sobre o Ciclo de Carnot é de 100%, visto que o Ciclo de Carnot é um processo ideal.
e)É possível construir uma máquina térmica que, operando entre dois reservatórios de calor, seja mais eficiente que a máquina de Carnot, operando entre os mesmos dois reservatórios.

Resposta

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A

Não entendi o motivo de não poder ser a letra "D"!!! No ciclo de Carnot que é IDEALIZADO, a máquina não tem 100% de eficiência ??

[eivitordias]

Olá Protágoras.

Não existe uma máquina térmica que opere com 100% de rendimento.

Veja, o rendimento é dado por:

[tex3]n = 1-\frac{Tf}{Tq}[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]n = 1-\frac{Tf}{Tq}[/tex3]

Para o rendimento ser 100%, Tf teria que ser igual a 0, entretanto, lembre-se de que o zero kelvin NÃO existe! (3ª Lei da Termodinâmica)

Logo, o ciclo de Carnot oferece apenas o MÁXIMO rendimento possível para uma máquina térmica.

[MateusQqMD]

Olá, Protágoras.

O ciclo idealizado por Carnot é formado por quatro transformações, sendo duas isotérmicas e duas adiabáticas (itens B e C falsos).

O rendimento para a máquina de Carnot é dado por:

[tex3]\mathrm{n_{carnot} = 1 - \frac{T_f}{T_q}}[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\mathrm{n_{carnot} = 1 - \frac{T_f}{T_q}}[/tex3]

Sendo o maior rendimento possível para uma máquina que funcione entre as temperaturas [tex3]\mathrm{T_f}[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\mathrm{T_f}[/tex3]

e [tex3]\mathrm{T_q}[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\mathrm{T_q}[/tex3]

(item E falso). Note que esse rendimento depende somente das temperaturas dos dois reservatórios térmicos.

Na prática, as máquinas que utilizam o ciclo de Carnot não conseguem rendimento de 100%, pois há perdas: atrito; isolamento térmico não ser perfeito; e o fato de as transformações adiabáticas, na prática, não serem totalmente adiabáticas. Alguns autores sugerem que tais máquinas conseguem rendimento de no máximo 80% do previsto por Carnot.