(Originais Teachy 2023) - Questão Muito Difícil de Física

Uma máquina térmica opera segundo o ciclo de Carnot, recebendo energia na forma de calor de uma fonte quente e rejeitando parte dessa energia para uma fonte fria, enquanto realiza trabalho mecânico. A segunda lei da termodinâmica estabelece que, em um processo cíclico, a eficiência de uma máquina térmica é limitada pelo fator (Tf/Tq), onde Tf é a temperatura da fonte fria e Tq é a temperatura da fonte quente. Considere uma máquina térmica que opera entre uma fonte quente a 400 K e uma fonte fria a 300 K. 1. Calcule a eficiência térmica máxima teórica dessa máquina. 2. Discuta como a segunda lei da termodinâmica se relaciona com conceitos de irreversibilidade, como aqueles encontrados na natureza e em processos tecnológicos. Para resolver a questão, utilize os conhecimentos de termodinâmica e matemática, incluindo a aplicação da fórmula de Carnot para eficiência térmica de uma máquina e a compreensão dos princípios de reversibilidade e irreversibilidade de processos termodinâmicos.