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Segunda Lei Da TermodinâMica

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Segunda Lei Da TermodinâMica

  1. 1. Segunda Lei da Termodinâmica Máquinas Térmicas Profa Cristiane Tavolaro CONSA/1º EM - 2006 O grande astrofísico britânico Arthur Eddington uma vez proclamou: 'Se a sua teoria contrariar alguma lei da física tudo bem, é possível que a lei deva ser modificada. Mas se essa lei for a segunda lei da termodinâmica, pode jogar a sua teoria no lixo'
  2. 2. A Primeira Lei <ul><li>A essência da chamada Primeira Lei da Termodinâmica pode ser formulada, de forma simples, nos seguintes termos: </li></ul><ul><li>&quot;Em todo processo natural, a energia do universo se conserva.“ </li></ul><ul><li>É impossível construir uma máquina que gere energia do nada. Uma máquina que fizesse tal coisa seria um &quot;moto perpétuo da primeira espécie&quot;, e não existe porque contradiz a Primeira Lei da Termodinâmica. </li></ul>
  3. 3. 1) Temos duas canecas de alumínio, uma com 1 litro de água a 80oC e outra, com 1 litro de água a 20oC. Encostando uma na outra, a água quente esfria e a água fria esquenta até que ambas ficam na temperatura média de 50oC. E para retornar aos estados iniciais? Poderíamos citar inúmeros processos como esses: copos que se quebram ao cair no chão, pilhas de lanterna que se descarregam, gelo que se derrete dentro do guaraná e assim vai. O que todos esses processos têm em comum é que podem ocorrer em um sentido mas não ocorrem, espontaneamente, no sentido oposto. São processos de mão única . Em termos mais técnicos, eles são chamados de processos irreversíveis , pois não revertem espontaneamente.
  4. 4. No entanto, esses processos poderiam se dar em qualquer dos dois sentidos sem contrariar a Primeira Lei da Termodinâmica . Isto é, sem violar o princípio da conservação da energia. Como o calor perdido por um foi ganho pelo outro, teria havido conservação de energia. Mas, sabemos que o processo inverso nunca ocorre. A Segunda Lei da Termodinâmica expressa essa mania da natureza de estabelecer um sentido para os processos naturais espontâneos. Existem vários modos de enunciar essa Lei. Uma delas, devida a Rudolph Clausius, diz assim: &quot;É impossível haver transferência espontânea de calor de um objeto frio para outro mais quente.&quot; Observe a condição &quot;espontânea&quot;. Em sua geladeira, a todo instante passa calor de dentro para fora, resfriando o interior e aquecendo o exterior. Mas, isso só acontece se a geladeira estiver ligada na tomada e funcionando, isto é, consumindo energia elétrica. O processo, portanto, não é espontâneo, tem de ser induzido.
  5. 5. <ul><li>Segunda Lei da Termodinâmica </li></ul><ul><li>Lord Kelvin expressou-a tecnicamente como se segue: </li></ul><ul><li>&quot;Não existe processo natural cujo único resultado seja resfriar um reservatório de calor e realizar trabalho externo.&quot; </li></ul><ul><li>Em termos mais compreensíveis, esta lei observa o fato de que a energia utilizável no universo está se tornando cada vez menor . </li></ul><ul><li>No final não haverá energia disponível sobrando. A partir deste fato diz-se que o estado mais provável para qualquer sistema natural é um estado de desordem. Todos os sistemas naturais se degeneram quando abandonados a si mesmos. </li></ul><ul><li> </li></ul>
  6. 6. <ul><li>A Segunda Lei da Termodinâmica afirma que a quantidade de trabalho útil que você pode obter a partir da energia do universo está constantemente diminuindo. </li></ul><ul><li>Quando se tem uma grande porção de energia num “lugar”, tem-se alta temperatura aqui e baixa temperatura lá, então pode-se obter trabalho dessa situação. </li></ul><ul><li>Quanto menor for a diferença de temperatura, menos trabalho você pode obter. </li></ul><ul><li>Então, de acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica, há sempre uma tendência para as áreas quentes se resfriarem e as áreas frias se aquecerem - assim cada vez menos trabalho poderá ser obtido. </li></ul><ul><li>Até que finalmente, quando tudo estiver numa mesma temperatura, você não poderá mais obter nenhum trabalho disso, mesmo que toda a energia continue lá. E isso é verdade para TUDO em geral, em todo o universo.“ </li></ul><ul><li>[Isaac Asimov in The Origin of the Universe in the ORIGINS: How the World Came to Be video series 5299 USA: Eden Communications, 1983).] </li></ul>
  7. 7. A Segunda Lei e as Máquinas Térmicas <ul><li>“ É impossível construir uma máquina térmica que, operando em ciclo, transforme em trabalho todo o calor a ela fornecido.” </li></ul>
  8. 8. A máquina de Watt
  9. 9. O vapor proveniente da caldeira entra pela extremidade esquerda do cilindro, empurrando-o para a direita. O vapor que etava à direita escapa pela saída E. Uma válvula deslizante desloca-se então para a esquerda, fechando a entrada de vapor e abrindo a entrada da direita. Nesse instante o pistom recebe a pressão dessa nova entrada de vapor e se desloca para a esquerda. Um novo movimento da válvula deslizante permite a entrada de vapor à esquerda e o ciclo se repete.
  10. 10. TURBINA A VAPOR
  11. 11. Motor a Explosão
  12. 12. MOTOR DE EXPLOSÃO A QUATRO TEMPOS O cilindro possui uma válvula de admissão A, uma de escapamento B e uma vela V que provoca a explosão do combustível no momento oportuno. A mistura explosiva ( gasolina e ar) chega `a câmara C através da válvula A.   a)   No primeiro tempo, denominado admissão , a válvula A abre permitindo a entrada da mistura explosiva, enquanto o pistão desce no cilindro.
  13. 13. b) b) No segundo tempo, denominado compressão , a mistura é compromida na câmara C; o pistom sobe e a temperatura se eleva. As válvulas A e B ficam fechadas.  
  14. 14. c ) No terceiro tempo, denominado explosão ou expansão , a vela V produz uma faísca, causando a queima da mistura explosiva. Este é o único tempo no qual há gases quentes da combustão, por sua alta pressão, fazem o pistão descer, comunicando movimento de rotação a uma roda a ele acoplada.
  15. 15. d) No quarto tempo, denominado exaustão ou escapamento , a válvula B se abre, permitindo o escape de gases através do tubo E, enquanto o pistom sobe no cilindro.   Fechando-se a válvula B, uma nova descida do pistom e abertura da válvula A dão início a outro ciclo.
  16. 19. http://www.k-wz.de/vmotor/v_zylinds.html http://www.k-wz.de/vmotor/v_omotors.html
  17. 20. A SEGUNDA LEI Q1 = T + Q2 “ É impossível construir uma máquina térmica que, operando em ciclo, transforme em trabalho todo o calor a ela fornecido.”
  18. 21. Máquina Frigorífica
  19. 22. A serpentina onde é liberado o calor que é retirado do refrigerador, está situada na parte posterior do aparelho.
  20. 23. A Segunda Lei da Termodinâmica Q 2 + T = Q 1

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