Termodinâmica – Aula 10 – 2Bi Fenômenos de Transporte
Propaganda
Fenômenos de Transporte Prof.: Washington de Macedo Lemos, MSc. Termodinâmica – Aula 10 – 2Bi 2.3. Segundo Princípio Termodinâmico (2ª lei da termodinâmica) Lembrando do que ainda não vimos... Primeira Lei: Não existe almoço grátis. Segunda Lei: Não existe um almoço que valha o preço cobrado. Terceira Lei: Você tem de almoçar. Fenômenos de Transporte Prof.: Washington de Macedo Lemos, MSc. Termodinâmica – Aula 10 – 2Bi 2.3. Segundo Princípio Termodinâmico (2ª lei da termodinâmica) A segunda lei indica que todos os processos conhecidos ocorrem em um certo sentido e não no oposto. Por que o mundo vai acabar? Por que a sopa esfria? Por que o gelo derrete? Fenômenos de Transporte Prof.: Washington de Macedo Lemos, MSc. Termodinâmica – Aula 10 – 2Bi 2.3. Segundo Princípio Termodinâmico (2ª lei da termodinâmica) A segunda lei indica que todos os processos conhecidos ocorrem em um certo sentido e não no oposto. A queda de um corpo aquece o ar ao seu redor devido à resistência do ar. O aquecimento do ar não ergue o corpo. Fenômenos de Transporte Prof.: Washington de Macedo Lemos, MSc. Termodinâmica – Aula 10 – 2Bi 2.3. Segundo Princípio Termodinâmico (2ª lei da termodinâmica) Algumas definições: a) Máquina térmica: dispositivo que opera segundo um ciclo termodinâmico. b) Motor térmico: É uma máquina térmica que realiza trabalho líquido positivo e troca calor líquido positivo. c) Bomba de calor: máquina térmica que recebe energia de um corpo a baixa temperatura e cede calor a um corpo a alta temperatura. Fenômenos de Transporte Prof.: Washington de Macedo Lemos, MSc. Termodinâmica – Aula 10 – 2Bi 2.3. Segundo Princípio Termodinâmico (2ª lei da termodinâmica) Algumas definições: d) Refrigerador: Máquina térmica cuja função é retirar calor de um corpo frio e enviar a energia para um corpo quente. e) Reservatório térmico: Sistemas que recebem ou cedem energia na forma de calor sem variar sua temperatura. Fenômenos de Transporte Prof.: Washington de Macedo Lemos, MSc. Termodinâmica – Aula 10 – 2Bi 2.3.1 Eficiência e Coeficientes de Performance Se a única fonte de energia de um sistema for os reservatórios térmicos: O trabalho desenvolvido por um motor térmico é: W Qq Q f T2>T1 Qq A eficiência é definida por: W Qf efeito desejado W energia disponibilizada Qq Fenômenos de Transporte Prof.: Washington de Macedo Lemos, MSc. Termodinâmica – Aula 10 – 2Bi 2.3.1 Eficiência e Coeficientes de Performance Quando tratamos de bombas térmicas e/ou refrigeradores temos: T2>T1 O coeficiente de performance (COP) é definido por: Qq W efeito desejado COP energia disponibilizada Qf COPbomba de calor Qq W COPrefrigerador Qf W Fenômenos de Transporte Prof.: Washington de Macedo Lemos, MSc. Termodinâmica – Aula 10 – 2Bi 2.3.1 Eficiência e Coeficientes de Performance Em resumo, sendo: W Qq Q f T2>T1 Qq W Qq Q f Qf W 1 Qq Qq Qq Qf COPbomba de calor Qq W T2>T1 Qq W Qf COPrefrigerador Qf W Qq Qq Q f Qf Qq Q f 1 1 Qf Qq 1 Qq Qf 1 Fenômenos de Transporte Prof.: Washington de Macedo Lemos, MSc. Termodinâmica – Aula 10 – 2Bi 2.3.3 Enunciados da segunda lei da termodinâmica: Kelvin-Plack: É impossível construir um dispositivo que opere em ciclo e cujos únicos efeitos sejam a realização de trabalho e a troca de calor com um único reservatório térmico. T2>T1 Qq W Qf Segunda Lei: Não existe um almoço que valha o preço cobrado. Fenômenos de Transporte Prof.: Washington de Macedo Lemos, MSc. Termodinâmica – Aula 10 – 2Bi 2.3.3 Enunciados da segunda lei da termodinâmica: Clasius: É impossível construir um dispositivo que opere em ciclo e cujos únicos efeitos seja a transmissão de calor de um corpo mais frio T2>T1 para um corpo mais quente: Qq W Qf Segunda Lei: Não existe um almoço que valha o preço cobrado. Fenômenos de Transporte Prof.: Washington de Macedo Lemos, MSc. Termodinâmica – Aula 10 – 2Bi 2.3.4 Máquina de Carnot: O que é possível então? No mundo ideal, seria a máquina de Carnot! A máquina de Carnot é a máquina térmica que opera com maior performance entre dois reservatórios térmicos. Trata-se de um processo IDEALIZADO com o maior RENDIMENTO possível e com todos os processos REVERSÍVEIS. Idealizado Maior rendimento Possível Processos reversíveis Fenômenos de Transporte Prof.: Washington de Macedo Lemos, MSc. Termodinâmica – Aula 10 – 2Bi 2.3.4 Máquina de Carnot: Fenômenos de Transporte Prof.: Washington de Macedo Lemos, MSc. Termodinâmica – Aula 10 – 2Bi 2.3.4 Máquina de Carnot: Princípios de Carnot: 1) O rendimento de uma máquina térmica é SEMPRE inferior ao de uma máquina reversível que funcione entre as mesmas fontes. 2) O rendimento de TODAS as máquinas térmicas reversíveis que funcionem entre os mesmos reservatórios térmicos é sempre igual, independente do ciclo e do fluido de trabalho. Carnot A Carnot B Processo irreversível Fenômenos de Transporte Prof.: Washington de Macedo Lemos, MSc. Termodinâmica – Aula 10 – 2Bi 2.3.4 Máquina de Carnot: Ainda para máquinas de Carnot: 1 Qq Qf Tq Tf T Em escala absoluta (K) Qf Qq 1 COPbomba de calor 1 COPrefrigerador Tf Tq 1 Qf Qq 1 Qq Qf 1 1 1 Tf Tq 1 Tq Tf 1
