Resolvido: Curso de Física Básica - Fluidos, Oscilações e Ondas | Cap 10 Ex 1P
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Curso de Física Básica - Fluidos, Oscilações e Ondas de Calor - Vol. 2 - 5ª Ed. 2014

Exercícios resolvidos: Curso de Física Básica - Fluidos, Oscilações e Ondas de Calor - Vol. 2 - 5ª Ed. 2014

Herch Moysés Nussenzveig IBSN: 9788521207474

Elaborado por professores e especialistas

Passo 1 de 5keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Esse exercício pede para que se demonstre, qualitativamente ou não, que duas adiabáticas nunca podem se cruzar. Seguimos a sugestão do autor e construiremos um diagrama PV.

Lembrando que processos adiabáticos são aqueles cujo não há troca de calor com o meio, e na isoterma, o processo ocorre à temperatura constante.

Passo 2 de 5keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Diagrama do problema:

Para resolver esse problema podemos supor um ciclo fechado no diagrama P-V. Esse ciclo é composto por duas adiabáticas e uma isoterma. Partindo do ponto A o gás expande isotermicamente até atingir o ponto B, onde continua a expandir adiabaticamente até atingir C. Em seguida ele é comprimido adiabaticamente até retornar ao ponto A.

Imagem 18

Processo AB: uma curva isotérmica.

Nesse processo, como não há variação da temperatura, a energia interna é nula, de modo que a segunda lei pode ser escrita como:

Ou seja, há absorção de calor e este é totalmente convertido em trabalho.

Passo 3 de 5keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Processo BC: curva adiabática

Em um processo adiabático, o calor é nulo e, portanto:

Passo 4 de 5keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Processo CA: curva adiabática

Aqui o calor também é nulo:

Passo 5 de 5keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Portanto, esse ciclo constitui uma máquina térmica perfeita, na qual o único efeito é absorver uma quantidade de calor QAB > 0 de uma fonte quente e realizar certa quantidade de trabalho ΔW> 0. Esse ciclo viola a segunda lei da termodinâmica cujo enunciado de Kelvin diz: “É impossível a construção de uma máquina que, operando em um ciclo termodinâmico, converta toda a quantidade de calor recebido em trabalho. ”

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