FENÔMENOS OSCILATÓRIOS E TERMODINÂMICA

PROF.: KAIO DUTRA

AULA 8 – ENTROPIA E SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA

Processos Irreversíveis e Entropia◦Um processo irreversível é aquele que não podeser invertido por meio de pequenas mudançasno ambiente. O sentido no qual um processoirreversível ocorre é determinado pela variaçãode entropia do sistema na qual ocorre oprocesso.◦A entropia S é um propriedade de estado dosistema, ou seja, uma função que dependeapenas do estado do sistema e não da formacomo o sistema atinge esse estado.

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Variação de Entropia◦A variação de entropia em um processo irreversível que levaum sistema de um estado inicial para um estado final éexatamente igual à variação de entropia de qualquer processoreversível que liga esses mesmos dois estados. Podemoscalcular esta última usando a equação:

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Segunda Lei da Termodinâmica◦Se um processo ocorre em um sistema fechado, a entropia dosistema aumenta para processos irreversíveis e permanececonstante para processos reversíveis. A entropia nuncadiminui.

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Entropia no Mundo Real: Máquinas Térmicas◦Uma máquina térmica é um dispositivo que, operandociclicamente, extrai energia térmica de uma fonte quente erealiza um certa quantidade de trabalho.

◦A eficiência de uma máquina térmica é definida como:

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Entropia no Mundo Real: Máquinas TérmicasA máquina de Carnot

◦Em uma máquina térmica ideal todos os processos sãoreversíveis e as transferências de energia são realizadas semas perdas causadas por efeitos como o atrito e a turbulência.

◦A máquina de Carnot é uma máquina ideal que segue o ciclo:◦ a-b Processo isotérmico;

◦ b-c Processo isentrópico;

◦ c-d Processo isotérmico;

◦ d-a Processo isentrópico.

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Entropia no Mundo Real: Máquinas TérmicasA máquina de Carnot

◦A eficiência da máquina de Carnot é dado por:

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Entropia no Mundo Real: Máquinas TérmicasA máquina de Carnot

◦As máquinas térmicas reais possuem sempre umaeficiência menor que a eficiência de Carnot.

◦Uma máquina perfeita é uma máquina imagináriana qual a energia extraída em forma de calor deuma fonte é totalmente convertida em trabalho.Uma máquina que se comportasse dessa formaviolaria a segunda lei da termodinâmica, quepode ser reformulada da seguinte maneira:◦ Não existem uma série de processos cujo único resultado seja a

conversão total em trabalho da energia contida em uma fonte decalor.

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Exemplo 20-4

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Entropia no Mundo Real: Refrigeradores◦Um refrigerador é um dispositivo que,operando ciclicamente, usa trabalho paratransferir uma energia de uma fonte fria parauma fonte quente. O coeficiente dedesempenho K de um refrigerador é definidocomo:

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Entropia no Mundo Real: Refrigeradores◦Um refrigerador de Carnot é uma máquina deCarnot operando no sentido contrário. Nestecaso a eficiência de Carnot para refrigeradoresé dada como:

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Entropia no Mundo Real: Refrigeradores◦Um refrigerador perfeito é um refrigeradorimaginário no qual a energia extraída emforma de calor de uma fonte é totalmentetransferida para a fonte quente, sem anecessidade de executar trabalho. Umrefrigerador que se comportasse dessa formaviolaria a segunda lei da termodinâmica, quepode ser reformulada da seguinte forma:◦Não existe uma série de processos cujo único

resultado seja a transferência de energia na formade calor de uma fonte fria para uma fonte quente.

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ExercíciosCapítulo 20 – Entropia e Segunda Lei da Termodinâmica

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◦Problemas:◦25, 26, 37, 38 e 44.