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Anjo Albuquerque

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Degradao de energia e rendimento

Anjo Albuquerque

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Degradao de energia e rendimento

Mdulo inicial

Degradao de energia e rendimento

Mdulo inicial

Degradao de energia e rendimento

Rendimento

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Anjo Albuquerque

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Tipos de equilbrio

Mecnico

Qumico

Trmico

Se os

sistemas

estiverem

em

contacto

trmico

Se houver

transferncia de

corpsculos entre

sistemas reagentes

Se os sistemas

interatuarem

mecanicamente,

realizando

trabalho

Aps a interao

T1 = T2

Anjo Albuquerque

31

Equilbrio Termodinmico

Quando se atingem,

simultaneamente, todos os equilbrios

entre o sistema e a sua vizinhana.

Anjo Albuquerque

32

Equilbrio Trmico

Os corpos esto constantemente a emitir radiao e a receber

radiao de tudo o que os rodeia. Se um corpo emitir maior quantidade

de energia por radiao do que absorve, a sua temperatura diminui, e

a temperatura da vizinhana aumenta.

Quando o corpo emite tanta energia como aquela

que absorve, a sua temperatura estabiliza e diz-se

que atingiu o equilbrio trmico (as potncias de

radiao absorvida e emitida so iguais).

Anjo Albuquerque

33

Lei zero da Termodinmica

Quando todos os corpos

esto em equilbrio

trmico, as suas

temperaturas so iguais.

Lei zero da termodinmica Se dois sistemas estiverem em equilbrio

trmico com um terceiro, tambm

esto em equilbrio trmico entre si.

Anjo Albuquerque

34

Equilbrio Trmico e Radiao

Colocar 3 latas num recipiente

termicamente isolado.

Ao fim de algum tempo todos os corpos

esto mesma temperatura.

A potncia irradiada (emisso) por um corpo igual

potncia que esse corpo absorve (absoro) da sua

vizinhana como radiao.

Porm todos os corpos continuam

a radiar energia.

As respetivas taxas de absoro e

de emisso de radiao so iguais.

Anjo Albuquerque

35

1 Lei da Termodinmica OU LEI DA CONSERVAO DE ENERGIA

Relaciona as energias que transitam do sistema para o exterior, ou vice-versa e a consequente variao de energia interna.

Na maioria dos sistemas que interessam termodinmica no h macroscopicamente variao de energia cintica nem de energia potencial.

H transformaes de energia que se podem traduzir apenas POR VARIAO DE ENERGIA INTERNA DOS SISTEMAS

Eint = W + Q + R

1 Lei da Termodinmica

Anjo Albuquerque

36

Sistema no isolado

Eint = W + Q + R

Sistema isolado

Eint = 0

A energia interna de um sistema

isolado uma constante pelo que a

A energia interna de um sistema

no isolado no uma constante

pelo que a

Ao escrevermos a 1 Lei estamos a

admitir uma conveno de sinais:

Quando entra energia no sistema seja sob

a forma de W, Q ou R estes so positivos pois fazem aumentar a Eint>0. Quando sai energia do sistema, ento Q, W ou R so negativos e Eint

TRANSFERNCIAS DE ENERGIA PARA

UM SISTEMA

CAPACIDADE TRMICA MSSICA E

VARIAO DE ENTALPIA

Q = m c T c - capacidade trmica mssica

C = m c C - capacidade trmica

Vimos que a energia transferida como calor entre dois sistemas se

no ocorrer mudana de fase era dada por:

E se ocorrer mudana de fase? Como calcular, por exemplo, a energia

necessria para a gua passar do estado slido para o estado lquido e

desta para o estado gasoso?

E = m H H - Variao de entalpia

Q = C T

CAPACIDADE TRMICA MSSICA E

VARIAO DE ENTALPIA

H - Quantidade de energia recebida ou cedida pela unidade de

massa de uma substncia ou material para que sofra uma mudana de

estado fsico variao de entalpia

Qualquer transferncia de energia conduz

a diminuio de energia til, apesar da

energia total se manter constante, pois

uma parte deixa de estar disponvel para

a realizao de trabalho.

A segunda lei da Termodinmica prev esta degradao.

Os processos que ocorrem espontaneamente na Natureza do-se

no sentido da diminuio da energia til.

DEGRADAO DA ENERGIA

2 LEI DA TERMODINMICA

No entanto em qualquer

destas situaes h

degradao de energia.

A quantidade de energia

fornecida superior

quantidade de energia

produzida.

Realizam trabalho a

partir de transferncias

de energia.

A mquina a vapor o

avio e o canho so

exemplos de mquinas

trmicas.

Para que

um sistema

realize

trabalho

necessrio

fornecer-lhe

energia.

MQUINAS TRMICAS

Trabalho til

Ambiente

A locomotiva a vapor uma

mquina trmica.

Tem por base os princpios

desenvolvidos por James Watt.

James Watt 1736-1819

O carvo queimado na fornalha.

O calor libertado aquece a gua contida numa

caldeira at ebulio.

O vapor de gua produzido faz movimentar um

mbolo que est associado s rodas da locomotiva,

permitindo o seu movimento.

Os gases que se libertam da queima do carvo saem

pela chamin.

Fsico Escocs

Transformaes semelhantes do exemplo dado

levaram William Thomson (Lord Kelvin) a formular

o seguinte postulado.

POSTULADO DE KELVIN

Nenhum sistema termodinmico, que funcione de modo

cclico pode transferir calor de uma nica fonte,

transformando-o integralmente em trabalho.

Este postulado um dos possveis enunciados da 2 Lei da

Termodinmica.

A locomotiva a vapor uma aplicao desta Lei.

POSTULADO DE KELVIN

2 LEI DA TERMODINMICA

Fsico Irlands

MQUINAS TRMICAS

Um dos principais objetivos de quem

constri uma mquina trmica, que

esta tenha o maior rendimento

possvel.

POSTULADO DE CLAUSIUS

2 LEI DA TERMODINMICA

POSTULADO DE CLAUSIUS

impossvel transferir calor, espontaneamente,

de um sistema a temperatura mais baixa para

outro sistema a temperatura mais alta.

Fsico Alemo

Quando se adiciona o chocolate quente ao gelado, o

calor transfere-se, espontaneamente, num nico

sentido:

do chocolate para o gelado at se atingir o equilbrio

trmico.

S possvel transferir calor de uma

fonte fria para uma fonte quente

atravs da realizao de trabalho.

Ex: frigorfico, arcas congeladoras e

bombas de calor.

2 LEI DA TERMODINMICA

A eficincia de uma mquina frigorfica

o quociente entre a energia sob a forma de

calor que sai da fonte fria, Qf, e o trabalho

necessrio para realizar essa transferncia de

energia. Pode ser superior a 1. A eficincia

tpica de uma mquina frigorfica varia entre

4 e 6.

Uma eficincia igual a 5, significa que o

frigorfico retira 5 J de energia da fonte fria

(interior do frigorfico) para a fonte quente

(exterior), por cada 1 J de energia eltrica

que consome.

2 LEI DA TERMODINMICA

A quase totalidade dos fenmenos que ocorrem so irreversveis.

ENTROPIA

2 LEI DA TERMODINMICA

Em 1865, Clausis estabeleceu uma lei que necessitou da definio

de uma nova varivel de estado termodinmica ENTROPIA e

que mede a desordem que ocorre na estrutura de um sistema

medida que este evolui.

A quase totalidade dos fenmenos que

ocorrem so irreversveis.

ENTROPIA

2 LEI DA TERMODINMICA

Um corpo quente em contacto com um corpo

frio no pode aquecer.

A entropia de um sistema isolado no pode

diminuir.

2 LEI DA TERMODINMICA

LEI DA NO DIMINUIO DA ENTROPIA

Fsico Irlands

A entropia do universo nunca diminui

Nos processos espontneos, h diminuio de

energia til.

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