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Termodinâmica – Aula 10 – 2Bi
Fenômenos de TransporteProf.: Washington de Macedo Lemos, MSc.
2.3. Segundo Princípio Termodinâmico (2ª lei da termodinâmica)
Primeira Lei: Não existe almoço grátis.Segunda Lei: Não existe um almoço que valha o preço cobrado.Terceira Lei: Você tem de almoçar.
Lembrando do que ainda não vimos...
Termodinâmica – Aula 10 – 2Bi
Fenômenos de TransporteProf.: Washington de Macedo Lemos, MSc.
2.3. Segundo Princípio Termodinâmico (2ª lei da termodinâmica)
A segunda lei indica que todos os processos conhecidos ocorrem em um certo sentido e não no oposto.
Por que a sopa esfria?
Por que o gelo derrete?
Por que o mundo vai acabar?
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Fenômenos de TransporteProf.: Washington de Macedo Lemos, MSc.
2.3. Segundo Princípio Termodinâmico (2ª lei da termodinâmica)
A segunda lei indica que todos os processos conhecidos ocorrem em um certo sentido e não no oposto.
A queda de um corpo aquece o ar ao seu redor devido à resistência do ar.
O aquecimento do ar não ergue o corpo.
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2.3. Segundo Princípio Termodinâmico (2ª lei da termodinâmica)
Algumas definições:
a) Máquina térmica: dispositivo que opera segundo um ciclo termodinâmico.
b) Motor térmico: É uma máquina térmica que realiza trabalho líquido positivo e troca calor líquido positivo.
c) Bomba de calor: máquina térmica que recebe energia de um corpo a baixa temperatura e cede calor a um corpo a alta temperatura.
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2.3. Segundo Princípio Termodinâmico (2ª lei da termodinâmica)
Algumas definições:
d) Refrigerador: Máquina térmica cuja função é retirar calor de um corpo frio e enviar a energia para um corpo quente.
e) Reservatório térmico: Sistemas que recebem ou cedem energia na forma de calor sem variar sua temperatura.
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2.3.1 Eficiência e Coeficientes de Performance
Se a única fonte de energia de um sistema for os reservatórios térmicos:
O trabalho desenvolvido por um motor térmico é:
q fW Q Q T2>T1
Qf
W efeito desejado
energia disponibilizada q
W
Q
A eficiência é definida por:
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2.3.1 Eficiência e Coeficientes de Performance
Quando tratamos de bombas térmicas e/ou refrigeradores temos:
efeito desejado
energia disponibilizadaCOP
O coeficiente de performance (COP) é definido por:
T2>T1
Qf
W
qbomba de calor
Q
WCOP f
refrigerador
Q
WCOP
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2.3.1 Eficiência e Coeficientes de Performance
Em resumo, sendo:
T2>T1
Qf
W
qbomba de calor
Q 1
W1
q
q f f
q
QCOP
Q Q Q
Q
1q f f
q q q
Q Q QW
Q Q Q
q fW Q Q
refrigerador
Q 1
W1
f f
q f q
f
QCOP
Q Q Q
Q
T2>T1
Qf
W
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2.3.3 Enunciados da segunda lei da termodinâmica:
Kelvin-Plack: É impossível construir um dispositivo que opere em ciclo e cujos únicos efeitos sejam a realização de trabalho e a troca de calor com um único reservatório térmico.
T2>T1
Qf
W
Proibido!
Segunda Lei: Não existe um almoço que valha o preço cobrado.
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2.3.3 Enunciados da segunda lei da termodinâmica:
Clasius: É impossível construir um dispositivo que opere em ciclo e cujos únicos efeitos seja a transmissão de calor de um corpo mais frio para um corpo mais quente:
Proibido!
T2>T1
Qf
W
Segunda Lei: Não existe um almoço que valha o preço cobrado.
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2.3.4 Máquina de Carnot:
O que é possível então? No mundo ideal, seria a máquina de Carnot!
A máquina de Carnot é a máquina térmica que opera com maior performance entre dois reservatórios térmicos.
Trata-se de um processo IDEALIZADO com o maior RENDIMENTO possível e com todos os processos REVERSÍVEIS.
IdealizadoMaior
rendimento Possível
Processos reversíveis
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2.3.4 Máquina de Carnot:
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2.3.4 Máquina de Carnot:
Princípios de Carnot:1) O rendimento de uma máquina térmica é SEMPRE inferior ao de uma máquina reversível que funcione entre as mesmas fontes.
2) O rendimento de TODAS as máquinas térmicas reversíveis que funcionem entre os mesmos reservatórios térmicos é sempre igual, independente do ciclo e do fluido de trabalho.
Carnot A Carnot B Processo irreversível
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2.3.4 Máquina de Carnot:
Ainda para máquinas de Carnot:
Em escala absoluta (K)
q q
ff
Q T
TQ
T
bomba de calor
1 1
1 1f f
q q
COPQ T
Q T
1 1f f
Q T
TQ
refrigerador
1 1
1 1q q
f f
COPQ T
Q T