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EMEi07 - Fenômenos de Transporte 
 
7ª Lista – Segunda Lei da Termodinâmica 
 
 
1- Cite três efeitos, durante um processo, que tornam o irreversível. 
 
Alguns dos efeitos que normalmente um processo pode tornar-se irreversível: 
• Atrito 
• Expansão não resistida 
• Troca de calor com diferença finita de temperatura 
• Mistura de duas substâncias diferentes 
• Reações químicas espontâneas 
• Corrente elétrica passando através de uma resistência 
• Magnetização ou polarização com histereses 
• Deformação inelástica 
 
 
2 - Pode uma máquina térmica, operando segundo um ciclo termodinâmico, ter eficiência 
térmica de 100%? Explique a sua resposta. 
 
A eficiência do ciclo não pode chegar a 100%, pois, ela violaria o enunciado de 
Kelvin-Planck, que fala que precisa ter duas fontes para que um motor realize um 
processo, ou seja necessita fornecer calor para a fonte fria. Para se obter a eficiência 
térmica do ciclo não foi necessário identificar a natureza da substância dentro do sistema, 
especificar os tipos de processos que compõem o ciclo e se os processos são reais ou 
ideais. A conclusão de que a eficiência térmica é menor que 100%, aplica-se a todos os 
ciclos sem se preocupar com os detalhes do funcionamento. 
 
3 - Uma máquina térmica motora operando entre dois reservatórios, recebe energia QH por 
transferência de calor do reservatório quente a TH = 2000K e rejeita energia QC por 
transferência de calor para o reservatório frio a TC =400K. Para cada um dos seguintes casos, 
determinar se o ciclo opera reversivelmente, irreversivelmente ou é impossível. 
a) QH =1000kJ , W= 850kJ 
b) QH =2000kJ , QC= 400kJ 
c) W=1600kJ, QC =500kJ 
d) QH =1000kJ,  =30% 
 
Solução: 
TH = 2000 K 
TC = 400 K 
𝜂𝑚𝑎𝑥 = 1 −
𝑇𝑐
𝑇𝐻
= 1 −
400
2000
= 0,8 [−] 
(a) 𝜂 = 
𝑊
𝑄𝐻
=
850
1000
= 0,85 [−], ciclo impossível. 
(b) 𝜂 = 1 −
𝑄𝑐
𝑄𝐻
= 1 −
400
2000
= 0,8 [−], ciclo reversível 
(c) 𝑊 = 𝑄𝐻 − 𝑄𝐶 => 𝑄𝐻 = 1600 + 500 = 2100 [𝑘𝐽] 
 𝜂 = 1 −
𝑄𝑐
𝑄𝐻
= 1 −
500
2100
= 0,762 [−], ciclo irreversível 
(d) Como  =30% é menor que 𝜂𝑚𝑎𝑥 = 80%, este ciclo é irreversível 
 
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4- O meio ambiente ao redor de um freezer está a temperatura de 27 C. Para manter o 
compartimento do freezer a uma temperatura de - 40 C é necessário remover energia 
por transferência de calor a uma taxa de 1,25 kW. Determine 
( a ) o coeficiente de performance máximo; 
( b ) a potência mínima requerida, em kW, para qualquer ciclo de refrigeração operando sob 
estas condições 
 
Solução: 
TH = 27+273 = 300 K 
TC = -40+273 = 233 K 
�̇�𝐶 = 1,25 kW 
 
(a) 𝛽𝑚𝑎𝑥 =
𝑇𝑐
𝑇𝐻−𝑇𝑐
=
233
300−233
= 3,478 [-] 
(b) �̇� =
�̇�𝐶
𝛽
=
1,25
3,478
= 0,359 [𝑘𝑊]