segunda-feira, 3 de março de 2014

ITA 2014 - Questão 15

15.  Pode-se associar a segunda lei da Termodinâmica a um princípio de degradação da energia.
Assinale a alternativa que melhor justifica esta associação.

A ( ) A energia se conserva sempre.
B ( ) O calor não flui espontaneamente de um corpo quente para outro frio.
C ( ) Uma máquina térmica operando em ciclo converte integralmente trabalho em calor.
D ( ) Todo sistema tende naturalmente para o estado de equilíbrio.
E ( ) É impossível converter calor totalmente em trabalho.

A Segunda lei da termodinâmica foi arquitetada em cima de dois enunciados básicos:
1) O enunciado de Kelvin - Plank que estabelece a assimetria entre trabalho e calor definindo que é impossível construir uma máquina, operando em ciclos, cujo único efeito seja retirar energia sob forma de calor de uma fonte e convertê-lo integralmente em Trabalho ou seja nenhuma máquina converte Calor em Trabalho com eficiência total, alguma energia é sempre perdida por dissipação para uma região de menor temperatura. 
2) O enunciado de Clausius, mostra uma implicação na direção dos processos naturais: O Calor não pode nunca passar de um corpo mais frio para um corpo mais quente sem que ocorram ao mesmo tempo mudanças associadas, pois o Calor em toda parte manifesta uma tendência em igualar diferenças de temperaturas ou seja o Calor sempre flui de objetos quentes em direção aos frios. 
Assim as implicações destes dois enunciados para o problema segue analisando cada item:

A ( ) A energia se conserva sempre.
A energia não pode ser totalmente conservada se não há como converter "calor" de uma fonte quente totalmente em trabalho, sem perdas.
Item falso.

B ( ) O calor não flui espontaneamente de um corpo quente para outro frio.
O fluxo natural de energia sob forma de calor se dá no sentido do corpo de maior temperatura (mais quente) para o corpo de menor temperatura (mais frio).

Item falso.


C ( ) Uma máquina térmica operando em ciclo converte integralmente trabalho em calor.
O enunciado de Kelvin-Plank contradiz exatamente este item. Pois sempre há perdas em um sistema.
Item falso.

D ( ) Todo sistema tende naturalmente para o estado de equilíbrio.
Entropia é a característica de desorganização do sistema. A segunda lei confere que qualquer sistema, inclusive o universo tende para o estado de maior entropia.
Item falso.

E ( ) É impossível converter calor totalmente em trabalho.
Como sempre há perdas, o "calor" retirado de uma fonte quente, além de realizar trabalho sempre é perdido em parte para uma fonte fria.
Item verdadeiro.