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A 2ª lei da termodinâmica
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A 2ª lei da termodinâmica

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Transcript

  • 1. A 2ª Lei da Termodinâmica A Base das Leis da Física Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com
  • 2. O ‘Moto Perpetuum’
    • <1800: busca pelo moto perpetuum = movimento perpétuo.
    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! Tipo 2: produz a mesma energia que recebe para funcionar para sempre! Será que é possível?? Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com Máquina Entrada: Calor Q Energia Saída Saída: trabalho  Máquina Energia Saída Saída: trabalho  Entrada: Calor Q
  • 3. NÃÃÃOO!! Viola a 2ª Lei da Termodinâmica!
    • Não é possível transformar calor de uma fonte quente ( Q q ) em trabalho ( τ ) sem haver perdas para uma fonte fria ( Q f )! (1ª forma da 2a lei)
    • As perdas podem ser reduzidas, mas NUNCA eliminadas totalmente! É uma lei da natureza...
    Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com Máquina Saída: trabalho  Entrada: Calor Q q Perdas: Calor Q f
  • 4. DEVE haver perdas.
    • A perda de calor para uma fonte fria não é uma fatalidade... É UMA NECESSIDADE!
    • Para que haja trabalho deve haver fluxo de energia; e para que haja esse fluxo deve haver um desequilíbrio 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?
    Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com Fonte Quente Calor Fonte Fria trabalho Tq > Tf trabalho Altura maior Altura menor
  • 5. Rendimento das Máquinas
    • O Rendimento η (letra grega “eta”) de QUALQUER COISA é calculado assim:
    • No caso de uma máquina térmica:
    • Onde:
    • Logo:
    Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com
  • 6. 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).
    Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com Carro Utilizado (trabalho): 30L Entrada: 100L Perdas: 70L
  • 7. 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 T K = T C + 273 )
    • Note que η sempre será < 1, ou seja, menor que 100%, pois T f <T q .
    Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com T q Calor T f trabalho
  • 8. Como é essa máquina?
    • Deve operar nos ciclos:
    • AB: isotérmica
    • BC: adiabática
    • CD: isotérmica
    • DA: adiabática
    Tente fazer esse gráfico no simulador em www.fisicareal.com/transfGas2.html Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com
  • 9. 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.
    Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com