Questão 15 (Física) do ITA 2014

A segunda lei da Termodinâmica trata da qualidade da energia, e não da sua quantidade. A quantidade total se conserva (primeira lei), mas parte da energia útil se torna cada vez menos aproveitável. É isso que se chama de degradação da energia.

Pense em uma máquina térmica operando em ciclo. Ela retira calor Q_1 de uma fonte quente, converte parte em trabalho W e precisa descartar o restante, Q_2, em uma fonte fria:

Como Q_2 > 0 sempre, o rendimento \eta = W/Q_1 é menor que 1. Esse é o enunciado de Kelvin-Planck: é impossível converter calor totalmente em trabalho em um ciclo.

O calor Q_2 rejeitado fica a baixa temperatura e já não consegue realizar trabalho de forma eficiente. A energia continua existindo, mas foi degradada. Por isso a alternativa que justifica a associação é a que afirma a impossibilidade de converter calor totalmente em trabalho.

Conferindo as demais: a conservação da energia é a primeira lei. O fluxo espontâneo do calor ocorre do corpo quente para o frio, e a alternativa B inverte isso. Já converter trabalho em calor integralmente é possível, como no atrito.

Alternativa E.

Pegadinha: A alternativa C engana por inverter o enunciado de Kelvin-Planck, trocando calor→trabalho por trabalho→calor.

Por que as outras alternativas estão erradas

• ADescreve a primeira lei (conservação), que não explica degradação da energia.
• BInverte o enunciado de Clausius: o calor flui espontaneamente do corpo quente para o frio.
• CConverter trabalho em calor integralmente é possível (atrito); a restrição é no sentido contrário.
• DA tendência ao equilíbrio é verdadeira, mas não expressa a perda de capacidade de realizar trabalho.

Assunto: Máquinas térmicas e segunda lei da termodinâmica.

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