Lei zero da termodinâmicaSe A está em equilíbrio térmico com B, e A também está em equilíbrio térmico com C, podemos concluir que B está em equilíbrio térmico com C.

A B

A C

B C

Conceitos iniciais

"A termodinâmica estuda as relações entre energia térmica (calor) trocada e energia mecânica (trabalho) realizada numa transformação de um sistema e o resto do Universo (que denominamos meio exterior)."

Trabalho realizado por um gás

Vp .

Em um sistema termodinâmico quem exerce a força é o gás e o deslocamento é feito pelo embolo ao sofrer variação de volume. Portanto o trabalho termodinâmico é expresso pela equação:

Trabalho pela áreaPropriedade:

"O trabalho é numericamente igual à área, num gráfico da pressão em função da variação do volume."

TRnU ..23

Energia InternaA energia total de um sistema é composta de duas parcelas: a

energia externa e a energia interna.

Energia externa: são devidas as relações que ele guarda com seu meio exterior: a energia cinética e a energia potencial gravitacional. Energia interna: relaciona-se com suas condições intrínsecas. É basicamente dada pela soma das energias em grande parte energia potencial, energia cinética e energia de rotação de todas as moléculas que compõem o gás, dada pela expressão abaixo.

A figura representa o sistema de movimento das partículas

Estabelece a equivalência entre energia térmica (calor) e energia mecânica (trabalho), baseando-se no princípio da conservação de energia que diz: “A energia não pode ser criada nem destruída, mas somente transformada de uma espécie em outra”.

1ª LEI DA TERMODINÂMICA

UQ

Balanço das Energias

• Q (absorvido) > 0 • Q ( cedido) < 0• Não troca calor Q= 0 (transf. adiabática) ΔU = -

• (expansão) > 0 • (compressão) < 0• não realiza nem recebe trabalho = 0 (transf. isométrica) ΔU = Q

• ΔU >0 , temperatura aumenta• ΔU <0 , temperatura diminui• ΔU = 0 , transformação isotérmica, Q =

2ª LEI DA TERMODINÂMICA

Processos reversíveis e irreversíveis

FOTO

S: F

ABIO

YO

SHIH

ITO

MAT

SUU

RA/C

ID

Transformações cíclicas• Em qualquer transformação cíclica: T = 0 e, portanto, U = 0.

Transformações cíclicas

• Se, durante o ciclo, o gás realiza trabalho, este deve receber calor de uma fonte.

• Se, durante o ciclo, for realizado trabalho sobre o gás, este cede calor ao meio.

De acordo com a primeira lei da termodinâmica, se nos ciclos U = 0, então Q = .

Segunda Lei da Termodinâmica • energia térmica sob a forma de calor é transferida

espontaneamente de um corpo com maior temperatura para um corpo com menor temperatura, e o contrário não acontece naturalmente.

Máquina Térmica

Clausius

“É impossível construir uma máquina térmica que, operando num ciclo, não produza nenhum efeito além da absorção de calor de um reservatório e da realização de uma quantidade igual de trabalho”

A formulação de Kelvin-Planck do Segundo Princípio da Termodinâmica

É impossível construir uma máquina que trabalhe com rendimento de 100%

Kelvin-Planck

É impossível a construção de uma máquina que, operando em um ciclo termodinâmico, converta toda a quantidade de calor recebido em trabalho

IMPORTANTE

“A primeira lei proibe a criação ou destruição da energia; enquanto a segunda lei limita a disponibilidade da energia e os modos de conservação e de uso da energia, mostrando possíveis transformações de energia.”

Máquinas térmicas• Motor de explosão

Ciclo de Carnot: rendimento máximo

•Nicolas Léonard Carnot demonstrou teoricamente que o ciclo que possibilita rendimento máximo é reversível, e desenvolveu um ciclo especial para calcular o rendimento máximo que uma máquina térmica poderia ter.

17

Diagrama PV para o ciclo de Carnot

AB: Tranformação isortérmica. O sistema absorve calor Q.

B C: Expansão adiabática

C D: Compressão isotérmica. O sistema libera Q.

D A: Compressão adiabática.

O trabalho líquido realizado máq., é igual ao calor líquido recebido num ciclo. Observe que para o ciclo

fq QQQ 0U

q

f

q

f

q T

T

QQ

Q 1ou 1

Rendimento térmico da máquina de Carnot

q

f

q

f

TT

Q

Q

Carnot mostrou que

Máquinas frigoríficas: transformação detrabalho em calor

•A transferência de calor de uma fonte fria a outra quente só é possível graças ao trabalho realizado por um agente externo.

ZHO

NG

CH

EN/S

HU

TTER

STO

CK

Máquinas frigoríficas: transformação detrabalho em calor

• Eficiência de uma máquina frigorífica:

• Eficiência máxima de uma máquina frigorífica:

2Q

4 Segunda lei da termodinâmica

21

2

21

2

TTT

QQQ

3ª Lei da Termodinâmica

Entropia• Mede a desordem de um sistema isolado• A entropia do Universo tende sempre a aumentar.• A variação de entropia S de um sistema que esteja passando por

transformação isotérmica é:

Entropia•O umidificador evaporativo promove evaporação da água, que retira energia do ar e resfria o ambiente. O processo é irreversível.

EUTO

CH/S

HU

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STO

CK

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