(Enade 2011) A segunda lei da termodinâmica pode ser usada para avaliar propostas de construção de equipamentos e verificar se o projeto é factível, ou seja, se é realmente possível de ser construído. Considere a situação em que um inventor alega ter desenvolvido um equipamento que trabalha segundo o ciclo termodinâmico de potência mostrado na figura. O equipamento retira 800 kJ de energia, na forma de calor, de um dado local que se encontra na temperatura de 1000 K, desenvolve uma dada quantidade líquida de trabalho para a elevação de um peso e descarta 300 kJ de energia, na forma de calor, para outro local que se encontra a 500 K de temperatura. A eficiência térmica do ciclo é dada pela equação fornecida. Nessa situação, a alegação do inventor é

Do enunciado/figura: o motor térmico recebe $Q_H=800\,\text{kJ}$ do reservatório quente ($T_H=1000\,\text{K}$) e rejeita $Q_C=300\,\text{kJ}$ ao reservatório frio ($T_C=500\,\text{K}$).

1. Trabalho líquido do ciclo (1ª lei para ciclo): [ W = Q_H - Q_C = 800-300 = 500,\text{kJ}. ]

2. Eficiência térmica do equipamento: [ \eta = \frac{W}{Q_H}=1-\frac{Q_C}{Q_H}=1-\frac{300}{800}=1-0{,}375=0{,}625. ] Logo, (\eta = 62{,}5%).

3. Eficiência teórica máxima (Carnot) entre $T_H$ e $T_C$: [ \eta_{\max}=1-\frac{T_C}{T_H}=1-\frac{500}{1000}=0{,}5=50%. ]

Como o inventor afirma um ciclo com eficiência 62,5%, isso ultrapassa a eficiência máxima possível entre esses reservatórios (50%). Pela 2ª lei da Termodinâmica, tal máquina não é factível.

Assim, a alternativa correta deveria dizer: “incorreta, pois a eficiência é 62,5% e é maior do que a eficiência teórica máxima”.

Observação: entre as opções fornecidas, nenhuma expressa exatamente essa conclusão; porém, a única que classifica a alegação como incorreta por exceder a eficiência máxima é a letra B, embora ela traga o valor de 50% de forma inconsistente.

Alternativa correta: (B).