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www.aulasdefisicaapoio.com - Física – Máquinas Térmicas

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  1. 1. MÁQUINAS TÉRMICASE2ª LEI DA TERMODINÂMICAFÍSICA
  2. 2. OBJETIVOS• Enunciados da segunda lei datermodinâmica• Definir máquina térmica• Motor térmico e rendimento• Bomba de calor e eficiência• Ciclo de Carnot• Rendimento máximo de uma máquinatérmica
  3. 3. SEGUNDA LEI DATERMODINÂMICARudolf Clausius:O calor não passa espontaneamente deum corpo para outro de temperaturamais alta.
  4. 4. SEGUNDA LEI DATERMODINÂMICALord Kelvin:É impossível construir uma máquina,operando em ciclos, cujo único efeitoseja retirar calor de uma fonte econvertê-lo integralmente em trabalho
  5. 5. MÁQUINAS TÉRMICASQualquer dispositivo que tem por finalidadetransferir ou transformar energia pode serchamado de máquina. As máquinastérmicas são dispositivos que trabalhamcom processos cíclicos, em que ocorretransferência de energia com o meioexterno através de calor ou trabalho. Comoexemplos podemos citar: geladeira, motorde automóvel, e aparelhos dearcondicionado.
  6. 6. MÁQUINAS TÉRMICAS
  7. 7. MOTOR TÉRMICOO motor térmico tem por finalidadetransformar calor em trabalho.http://www.infoescola.com/fisica/maquina-termica/
  8. 8. MOTOR TÉRMICOQ1 = τ + Q2τ = Q1 – Q2
  9. 9. EXEMPLOUm motor térmico executa um cicloque fornece 500 J de trabalho.Sabendo que ele recebe 2000 J decalor da fonte quente em cada ciclo,determine o rendimento e o calorrejeitado para fonte fria, em cada ciclo.
  10. 10. RESOLUÇÃOη = τ/Q1η = 500/2000η = 0,25 = 25%τ = Q1 – Q2500 = 2000 – Q2Q2 = 1500 J
  11. 11. EXERCÍCIO(CEFET - PR) O 2° princípio da Termodinâmica pode ser enunciado daseguinte forma: "É impossível construir uma máquina térmicaoperando em ciclos, cujo único efeito seja retirar calor de umafonte e convertê-lo integralmente em trabalho." Por extensão,esse princípio nos leva a concluir que:a) Sempre se pode construir máquinas térmicas cujo rendimento seja100%;b) Qualquer máquina térmica necessita apenas de uma fonte quente;c) Calor e trabalho não são grandezas homogêneas;d) Qualquer máquina térmica retira calor de uma fonte quente e rejeitaparte desse calor para uma fonte fria;e) Somente com uma fonte fria, mantida sempre a 0°C, seria possívela uma certa máquina térmica converter integralmente calor emtrabalho.
  12. 12. RESPOSTAD
  13. 13. REFRIGERADORÉ uma máquina que retira o calor dafonte fria e cede para fonte quente.
  14. 14. REFRIGERADORQ1 = τ + Q2τ = Q1 – Q2e = Q2 / τ
  15. 15. EXEMPLOA eficiência de uma geladeira é 20%.Sabendo que o trabalho fornecido a elaé 600J, determine o calor retirado dafonte fria e o calor fornecido à fontequente.
  16. 16. RESOLUÇÃOe = Q2/τ0,2 =Q2/600Q2 = 120 Jτ = Q1 – Q2600 = Q1 – 120Q1 = 720 J
  17. 17. CICLO DE CARNOT(1796 – 1832)
  18. 18. CICLO DE CARNOT
  19. 19. EXEMPLOQual o rendimento máximo teórico deuma máquina à vapor, cujo fluido entraa 427ºC e abandona o ciclo a 127ºC?
  20. 20. RESOLUÇÃOT1 = 427 + 273 = 700 KT2 = 127 + 273 = 400 Kη = 1 – T2/T1η = 1 – 400/700η = 1 – 0,57η = 0,43 = 43%
  21. 21. EXERCÍCIO(UFPF - RS) Um ciclo de Carnot trabalhaentre duas fontes térmicas: uma quente emtemperatura de 227°C e uma fria emtemperatura -73°C. O rendimento destamáquina, em percentual, é de:a) 10b) 25c) 35d) 50e) 60
  22. 22. RESOLUÇÃOT1 = 227 + 273 = 500 KT2 = -73 + 273 = 200 Kη = 1 – T2/T1η = 1 – 200/500η = 1 – 0,4η = 0,6 = 60%gabarito: e
  23. 23. MOTOR DE 4 TEMPOShttp://www.envenenado.com.br/howwork/4tempos/motor01.html

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