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As máquinas térmicas operam em ciclos, entre duas fontes de calor e realizam trabalho. Com relação a essas máquinas, podemos afirmar que
a) para haver rendimento, o trabalho realizado por elas deve ser maior do que a quantidade de calor cedida à fonte fria.
b) todas têm o mesmo rendimento máximo, se operarem de acordo com o ciclo de Carnot.
c) mesmo com o rendimento máximo, o calor que elas recebem da fonte quente não pode ser totalmente convertido em trabalho.
d) o seu rendimento é o máximo possível quando o calor recebido da fonte quente for máximo.
e) o seu rendimento é o máximo possível quando as temperaturas da fonte quente e da fonte fria são iguais.
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há 5 dias

Respostas

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há 5 dias

Vamos analisar cada uma das alternativas em relação ao funcionamento das máquinas térmicas e ao ciclo de Carnot: a) Para haver rendimento, o trabalho realizado por elas deve ser maior do que a quantidade de calor cedida à fonte fria. - Esta afirmação não está correta, pois o rendimento é definido como a razão entre o trabalho realizado e o calor recebido da fonte quente, não em relação ao calor cedido à fonte fria. b) Todas têm o mesmo rendimento máximo, se operarem de acordo com o ciclo de Carnot. - Esta afirmação é verdadeira. O ciclo de Carnot estabelece que todas as máquinas térmicas que operam entre duas temperaturas têm um rendimento máximo igual, independentemente do tipo de máquina. c) Mesmo com o rendimento máximo, o calor que elas recebem da fonte quente não pode ser totalmente convertido em trabalho. - Esta afirmação é correta. De acordo com a segunda lei da termodinâmica, não é possível converter todo o calor recebido em trabalho, sempre haverá uma parte que será rejeitada à fonte fria. d) O seu rendimento é o máximo possível quando o calor recebido da fonte quente for máximo. - Esta afirmação não é verdadeira, pois o rendimento depende das temperaturas das fontes, não apenas da quantidade de calor. e) O seu rendimento é o máximo possível quando as temperaturas da fonte quente e da fonte fria são iguais. - Esta afirmação é falsa, pois se as temperaturas forem iguais, não haverá transferência de calor e, portanto, não haverá trabalho realizado. Após essa análise, as alternativas b) e c) estão corretas, mas a que melhor se encaixa na definição de rendimento máximo de uma máquina térmica é a c), pois reflete a limitação imposta pela segunda lei da termodinâmica. Portanto, a resposta correta é: c) mesmo com o rendimento máximo, o calor que elas recebem da fonte quente não pode ser totalmente convertido em trabalho.

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O ciclo de Carnot é um modelo teórico idealizado que serve como referência para processos termodinâmicos reversíveis, ou seja, processos que podem ser revertidos sem qualquer aumento na entropia do sistema ou do ambiente. Esse ciclo foi formulado em 1824 por Sadi Carnot e é composto por quatro etapas – duas isotérmicas e duas adiabáticas.
De acordo com o exposto, é correto afirmar que:
01) na primeira etapa isotérmica A B, o sistema realiza trabalho enquanto absorve uma quantidade Q1 de calor de uma fonte térmica à temperatura T1. Nesse estágio, a expansão ocorre de forma tão lenta que o gás permanece em equilíbrio térmico com a fonte de calor.
02) na etapa B C, o sistema passa por uma expansão adiabática. Aqui, ele continua a se expandir e realizar o trabalho, mas sem trocar calor com o ambiente. O gás se contrai até que sua temperatura atinja T2, que é menor que T1.
04) na etapa D A, o sistema passa por uma compressão adiabática até retornar ao seu estado inicial. Durante esse processo, o sistema realiza trabalho sobre o ambiente, mas há troca de calor.
08) o rendimento é expresso em termos de temperaturas absolutas T1 e T2 das fontes quentes e frias, respectivamente.
16) independentemente do sentido do ciclo de Carnot, A B C D A    ou A D C B A    sempre representará uma máquina térmica quente.
32) a etapa C D é uma compressão isotérmica durante a qual o sistema cede calor Q2 para uma fonte fria à temperatura T2. O gás é comprimido lentamente, em equilíbrio térmico com a fonte fria.

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