A 2ª lei da termodinâmica

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A 2ª lei da termodinâmica

  1. 1. A 2ª Lei da Termodinâmica A Base das Leis da Física Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com
  2. 2. O ‘Moto Perpetuum’ <ul><li><1800: busca pelo moto perpetuum = movimento perpétuo. </li></ul>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. 3. NÃÃÃOO!! Viola a 2ª Lei da Termodinâmica! <ul><li>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) </li></ul><ul><li>As perdas podem ser reduzidas, mas NUNCA eliminadas totalmente! É uma lei da natureza... </li></ul>Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com Máquina Saída: trabalho  Entrada: Calor Q q Perdas: Calor Q f
  4. 4. DEVE haver perdas. <ul><li>A perda de calor para uma fonte fria não é uma fatalidade... É UMA NECESSIDADE! </li></ul><ul><li>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) </li></ul><ul><li>Se não houver desequilíbrio físico não há fluxo de energia; se não houver fluxo, não há trabalho . </li></ul><ul><li>É como uma roda d’água numa cachoeira: sem o desnível , teria como rodar? </li></ul>Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com Fonte Quente Calor Fonte Fria trabalho Tq > Tf trabalho Altura maior Altura menor
  5. 5. Rendimento das Máquinas <ul><li>O Rendimento η (letra grega “eta”) de QUALQUER COISA é calculado assim: </li></ul><ul><li>No caso de uma máquina térmica: </li></ul><ul><li>Onde: </li></ul><ul><li>Logo: </li></ul>Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com
  6. 6. Por exemplo: <ul><li>Um carro tem rendimento de 0,3 = 30%. </li></ul><ul><li>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). </li></ul>Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com Carro Utilizado (trabalho): 30L Entrada: 100L Perdas: 70L
  7. 7. A Máquina Perfeita Existe? <ul><li>Sim, mas não tem rendimento 100%. </li></ul><ul><li>Sadi Carnot , engenheiro francês, entendeu em 1824 que no máximo poderia ser: </li></ul><ul><li>Com a temperatura medida em Kelvins (lembre que T K = T C + 273 ) </li></ul><ul><li>Note que η sempre será < 1, ou seja, menor que 100%, pois T f <T q . </li></ul>Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com T q Calor T f trabalho
  8. 8. Como é essa máquina? <ul><li>Deve operar nos ciclos: </li></ul><ul><li>AB: isotérmica </li></ul><ul><li>BC: adiabática </li></ul><ul><li>CD: isotérmica </li></ul><ul><li>DA: adiabática </li></ul>Tente fazer esse gráfico no simulador em www.fisicareal.com/transfGas2.html Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com
  9. 9. Resumindo... <ul><li>A 2ª Lei da Termodinâmica diz que: </li></ul><ul><ul><li>Não é possível transformar todo o calor em trabalho; sempre haverão perdas. </li></ul></ul><ul><ul><li>Para haver trabalho deve haver um desequilíbrio físico que gere um fluxo de energia. </li></ul></ul><ul><ul><li>O rendimento de uma máquina nunca será igual a 1, por mais “perfeita” que seja. </li></ul></ul>Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com

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