termodinâmica

TERMODINÂMICA
2ª LEI DA TERMODINAMICA
Enunciados da Segunda lei da Termodinâmica
Enunciado de Kelvin e Planck ( referente a motor térmico)
" É impossível a um motor térmico operar trocando calor com uma
única fonte de calor
"
Universidade
Santa Cecília – Santos / SP
Ou, é impossível uma máquina térmica com rendimento de 100 %, pois pela definição
de rendimento térmico
Q
T  1  F
QQ
Notar que para rendimento ser 100% , ou QF = 0, (apenas uma fonte de calor ) ou QQ
seria infinito ( o que não é possível ! ).
Assim, uma máquina térmica tem que operar entre dois reservatórios térmicos —
recebendo calor, rejeitando uma parte do calor e realizando trabalho.
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2ª LEI DA TERMODINAMICA
Enunciados da Segunda lei da Termodinâmica
Enunciado de Clausius (referente a refrigerador)
" É impossível construir um dispositivo que opere em um ciclo termodinâmico e
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que não produza outros efeitos além da passagem de calor da fonte fria para
a fonte quente "
Este enunciado está relacionado ao refrigerador ou bomba de calor e
estabelece ser impossível construir um refrigerador que opere sem receber
energia (trabalho).
Isto indica ser impossível um, coeficiente de eficácia ( COP) infinito.
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2ª LEI DA TERMODINAMICA
Sendo impossível um motor térmico com rendimento 100% qual o máximo
rendimento possível?
Para responder esta pergunta vamos definir um processo ideal chamado
“Processo Reversível
"
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Santa Cecília – Santos / SP
É um processo que ocorre sem nenhum tipo de perdas.
Principais causas de irreversibilidade ( perdas) nos processos reais :
- Atrito
- Expansão ou compressão bruscas
- Troca de calor com grande diferença de temperatura
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2ª LEI DA TERMODINAMICA
Considerações:
•
Para que um processo real se aproxime de um processo IDEAL REVERSÍVEL, ele
deve ser lento, sofrer transformações infinitesimais, equilíbrio contínuo, trocar calor
com diferenças mínimas de temperatura, mínimo de atrito, etc. Todos os processos
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reais são IRREVERSÍVEIS.
•
Quando todos os processos que compõem um ciclo são ditos reversíveis, o ciclo
também será reversível.
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Definição de Entropia [S]
Q
( pr.reversivel )
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dS 
Ou
Q  T .dS ( pr.reversivel)
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Na forma integral:
Q
 dS   T ( pr.reversivel )
Q
( pr.reversivel )
S 2  S1  
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Santa
Cecília
– Santos / SP
T
Ou
 Q   T .dS
1
( pr.reversivel)
Q2   T .dS  m. T .ds ( pr.reversivel)
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Ciclo de Carnot
( Engenheiro Francês Nicolas Leonard Sadi Carnot , 1796-1832)
É um ciclo ideal Universidade
reversível.
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Composto de quatro processos reversíveis:
- dois processos adiabáticos reversíveis e
- dois processos isotérmicos reversíveis.
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RENDIMENTO MÁXIMO DE MOTOR TERMICO E COP MÁXIMO PARA
REFRIGERADOR E BOMBA DE CALOR
Obtidos em instalações sem perdas (como num ciclo de Carnot)
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LORD KELVIN:
- demonstrou (definindo a Escala Termodinâmica Absoluta) que:
TQ
 QQ 



 QF  reversivel TF
TQ e TF em Kelvin [ K = °C + 273,15]
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PORTANTO:
RENDIMENTO MÁXIMO DE MOTOR TERMICO
TQ  TF
Carnot
 Cecília – Santos / SP
Universidade
Santa
TQ
COP MÁXIMO PARA REFRIGERADOR E BOMBA DE CALOR
COPR ,Carnot
TF

TQ  TF
COPBC ,Carnot 
TQ
TQ  TF
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Motor Térmico de Carnot
Um motor térmico operando segundo um ciclo de Carnot pode ser visualizado num
diagrama temperatura versus entropia específica do seguinte modo:
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2ª LEI DA TERMODINAMICA
Exercício:
Mostre o ciclo de um refrigerador ou de bomba de calor operando segundo um
ciclo de Carnot num diagrama t x s.
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