a 2ª lei da termodinâmica
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A 2ª Lei da A 2ª Lei da TermodinâmicaTermodinâmica
A Base das Leis da Física
Prof. Flávio Cunha, Física – [email protected]. Flávio Cunha, Física – [email protected]
O ‘Moto Perpetuum’ <1800: busca pelo moto perpetuum = movimento
perpétuo.
Máquina
Entrada: Calor Q Energia SaídaSaída: trabalho
Tipo 1: produz mais energia que recebe, usa parte para funcionar para sempre!
Viola a 1ª Lei da Termodinâmica: = Q - U, se U=0 ≤ Q sempre!
Máquina
Energia SaídaSaída: trabalho Entrada: Calor Q
Tipo 2: produz a mesma energia que recebe para funcionar para sempre!
Será que é Será que é possível??possível??
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NÃÃÃOO!! Viola aNÃÃÃOO!! Viola a2ª Lei da 2ª Lei da Termodinâmica!Termodinâmica! Não é possível transformar calor de uma
fonte quente (QQqq) em trabalho (ττ) sem haver perdas para uma fonte fria (QQff)! (1ª forma da 2a lei)
As perdas podem ser reduzidas, mas NUNCA eliminadas totalmente! É uma lei da natureza...
Máquina
Saída: trabalho Entrada: Calor Qq
Perdas: Calor Qf
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DEVEDEVE haver perdas. A perda de calor para uma fonte fria
não é uma fatalidade... É UMA NECESSIDADE!
Para que haja trabalho devedeve haver fluxo de energia; e para que haja esse fluxo deve haver um desequilíbrio térmicodesequilíbrio térmico. (2ª forma da 2ª Lei)
Se não houver desequilíbrio físico não há fluxo de energia; se não houver fluxo, não há trabalho.
É como uma roda d’água numa cachoeira: sem o desnível, teria como rodar?
Fonte Quente Calor
Fonte Fria
trabalho
Tq > Tf
trabalho
Altura maiorAltura maior
Altura menorAltura menor
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Rendimento das Máquinas O Rendimento ηη (letra
grega “eta”) de QUALQUER COISA é calculado assim:
No caso de uma máquina térmica:
Onde:
Logo:
total
util
fq QQ
q
f
q
fq
Q
Q
Q
1
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Por exemplo: Um carro tem rendimento de
0,3 = 30%. Isso significa que de cada 100L de gasolina
que consome (fonte quente), 30L apenas são transformados em trabalho e o resto vai para o meio ambiente (fonte fria).
Carro
Utilizado (trabalho): 30L
Entrada: 100L
Perdas: 70L
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A Máquina Perfeita Existe? Sim, mas não tem rendimento 100%. Sadi Carnot, engenheiro francês,
entendeu em 1824 que no máximo poderia ser:
Com a temperatura medida em Kelvins(lembre que TTKK = T = TCC + 273 + 273)
Note que ηη sempre será < 1, ou seja, menor que 100%, pois Tf<Tq.
q
f
T
T1
Tq CalorTf
trabalho
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Como é essa máquina?
Deve operar nos ciclos:
AB: isotérmica BC: adiabática CD: isotérmica DA: adiabática
Tente fazer esse gráfico no simulador em Tente fazer esse gráfico no simulador em www.fisicareal.com/transfGas2.htmlwww.fisicareal.com/transfGas2.html
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Resumindo...Resumindo...
A 2ª Lei da Termodinâmica diz que: Não é possível transformar todo o calor
em trabalho; sempre haverão perdas. Para haver trabalho deve haver um
desequilíbrio físico que gere um fluxo de energia.
O rendimento de uma máquina nunca será igual a 1, por mais “perfeita” que seja.
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