Questão 2802720 de Física - FUNDATEC 2026

Questão

ID 2802720

Disciplina: Física

Assunto: 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas

Ano: 2026 Banca: FUNDATEC - Fundação Universidade Empresa de Tecnologia e Ciências Órgão: Instituto Federal Catarinense

Uma usina termoelétrica moderna opera com vapor de água superaquecido a uma temperatura de 500 °C (fonte quente) e é resfriada por um rio cujas águas estão a 20 °C (fonte fria). Em virtude de perdas inerentes ao projeto (atrito, condução de calor e irreversibilidades no ciclo), a eficiência real da usina é de 40%. Considerando os princípios da Termodinâmica e o conceito de entropia, analise a operação dessa usina para cada 1,0 kJ de calor absorvido da fonte quente e assinale a alternativa que descreve corretamente a situação.

Alternativa A:
A usina viola a Segunda Lei da Termodinâmica, pois seu rendimento de 40% é superior ao rendimento máximo teoricamente possível para essas temperaturas.
Alternativa B:
O processo é reversível, uma vez que a variação total da entropia do universo (sistema + fontes) é nula ao final de cada ciclo completo.
Alternativa C:
A usina opera dentro dos limites permitidos, e a variação da entropia do universo a cada ciclo é de aproximadamente +0,76 J/K, refletindo a irreversibilidade do processo real.
Alternativa D:
Se a usina operasse segundo um Ciclo de Carnot, ela seria capaz de converter integralmente os 1,0 kJ de calor em trabalho útil, mantendo a entropia do universo constante.
Alternativa E:
O trabalho desperdiçado por ciclo, devido às irreversibilidades, é de exatamente 600 J, valor que flui para a fonte fria sem possibilidade de recuperação.

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