As Leis da Termodinâmica

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As Leis da Termodinâmica
•
Trabalho em uma transformação:
= . ∆ •
∆ >
∆ <
⇒
⇒
>
<
O trabalho pode ser calculado pela área em um gráfico da .
>
•
>
Energia Interna:
∆
=
∆ > ⇒∆ > ∆ < ⇒∆ < . . .∆ ∆ = ⇒∆ = #
!"
$ " ! #
#
ã&' (
•
Lei de Joule para os gases perfeitos: a energia interna de certa quantidade de um gás perfeito está relacionada
exclusivamente com a sua temperatura.
•
Primeira Lei da Termodinâmica:
•
Transformações gasosas:
Transformação isotérmica → temperatura constante
∆
=)−
∆
= ) =
Obs.: nesse processo, há troca de calor mesmo não havendo variação de temperatura.
Transformação isobárica → pressão constante
∆
Transformação isocórica → volume constante
> ) <
= ) = ∆
Transformação adiabática → quando um gás não troca calor com o meio exterior.
) = −
=∆
Obs.: na expansão adiabática o volume aumenta, a temperatura diminui, a energia interna diminui e a pressão
diminui. Já na compressão adiabática o volume diminui, a temperatura aumenta, a energia aumenta e a
pressão aumenta.
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Página 1
•
Transformação cíclica:
No ciclo a área destacada mede numericamente o trabalho realizado.
)=
Ciclo em sentido horário: conversão de calor em trabalho (, > 0)
Ciclo em sentido anti-horário: conversão de trabalho em calor (, < 0)
•
Transformações reversíveis e irreversíveis:
Reversíveis: são transformações que há possibilidade de retorno, de voltar exatamente o que era antes
passando pelas mesmas etapas.
Irreversíveis: são todas as reações que não são reversíveis.
•
Segunda Lei da Termodinâmica: Não há possibilidade de se construir uma máquina, operando em ciclos, que seu único
efeito seja retirar calor de uma fonte e convertê-lo integralmente em trabalho.
. = /
/ 01234ú637
0123468647
→.=) =9−)
)
9
9
Máquina Térmica
Obs.: nenhuma máquina apresenta rendimento 100%, pois sempre haverá perdas.
•
Conversão de trabalho em calor
0:3;3ê ;34 = 0 =
)
Máquina Frigorífica
•
Ciclo de Carnot: é o ciclo que há rendimento máximo e é composto por duas transformações adiabáticas e duas
transformações isotérmicas.
Relação importante:
)9
9
=
)
Máximo rendimento de uma máquina térmica: .
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=9−
9
Página 2
Ciclo de Carnot
Obs.: o zero absoluto é a temperatura da fonte fria de uma máquina de Carnot que apresenta rendimento
100%.
•
Os fenômenos naturais tendem a evoluírem para um estado de maior desordem, logo, as transformações
naturais sempre elevam a entropia do Universo.
•
Variação da entropia (medida da ineficácia da energia do sistema):
∆= =
)
Bibliografia:
Junior, Francisco R.; Ferraro, Nicolau G. ; Soares, Paulo A. de Toledo. Fundamentos da física 1. 9ª Edição. São Paulo, moderna, 2007
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