AulaTermodinamica2

Disciplina: Fsica Geral 1

Prof. Heurison Silva

2a Lei da Termodinmica, Mquinas Trmicas,

Refrigeradores



2 Lei da Termodinmica

Mquinas Trmicas

Refrigeradores




Refrigeradores

2a Lei da Termodinmica




Refrigeradores


O que determina o sentido de certos fenmenos da

natureza?

Exemplo:

Sistema

organizado

Sistema

desorganizado




Refrigeradores


Outros exemplos:

Corpo quente Corpo frio

Bexiga cheia Bexiga estourada

calor

Gro de milho Pipoca

voltaida EE




Refrigeradores


Entropia Grandeza associada irreversibilidade dos

processos fsicos. uma propriedade de

estado.

Postulado da Entropia

Se um processo irreversvel ocorre num sistema fechado, a

entropia S do sistema sempre aumenta; ela nunca diminui.

Sistema

organizado

Sistema

desorganizado

0S

l)(impossve 0S




Refrigeradores


0 2 4 6 8 100

2

4

6

8

10

Pre

ss

o (

u.

a.)

Volume (u. a.)

i

f

(Processo irreversvel)

?

?

?

f

iif

T

dQSSS

Definio de variao de entropia

iS fSExpanso livre (irreversvel)




Refrigeradores


Para encontrarmos a variao de entropia para um processo

irreversvel que ocorre em um sistema fechado, substitumos

esse processo por qualquer outro processo reversvel que

conecta os mesmos estados inicial e final; calculamos S

pela equao anterior.

0 2 4 6 8 100

2

4

6

8

10

Pre

ss

o (

u.

a.)

Volume (u. a.)

i

f

irrev

f

iifrev S

T

dQSSS

(Processo reversvel)




Refrigeradores


Generalizando o Postulado da Entropia:

Se um processo irreversvel ocorre num sistema fechado, a

entropia S do sistema aumenta para processos irreversveis

e permanece constante para processos reversveis; ela

nunca diminui.

0SSegunda lei da termodinmica




Refrigeradores

Exemplo 1: 1 mol de gs nitrognio est confinado no lado

esquerdo do recipiente. Abre-se a vlvula e o volume do gs

dobra. Quanto vale S?




Refrigeradores

Mquinas Trmicas




Refrigeradores

um dispositivo que retira calor de sua

vizinhana e realiza trabalho til.

Mquina trmica:

Retira calor de uma fonte quente e transfere uma parte

para a fonte fria e uma outra

parte converte em calor realizado

sobre a vizinhana

Mquina de Carnot

QA

QB

W

TA

TB

Mquinas Trmicas




Refrigeradores

0 2 4 6 8 10 120

3

6

9

12

15

18

Pre

ss

o (

u.

a.)

Volume (u. a.)

QA

QB

TA

TB

W

Sentido horrio

QA

QB

W

TA

TB

Mquina de Carnot

Mquinas Trmicas




Refrigeradores

Calculando o trabalho W no ciclo completo

Em um ciclo completo:

0int WQE

0int E

Aplicando a 1a Lei:

0WQ WQ

BA QQQ

(calor lquido)

BA QQW

Trabalho resultante no ciclo de Carnot

Mquinas Trmicas




Refrigeradores

Calculando a variao de entropia S no ciclo completo

Em um ciclo completo:

0 BA SSSB

B

A

A

T

Q

T

QS

0;0 BA SS

B

B

A

A

T

Q

T

Q Variao de entropia num ciclo de

Carnot

Mquinas Trmicas




Refrigeradores

Eficincia trmica de uma mquina de Carnot

AQ

W

pagamos qual pela energia

obtemos que energia

Eficincia para uma mquina qualquer

A

B

CarnotT

T1 Eficincia para uma mquina de Carnot

Mquinas Trmicas




Refrigeradores

Exemplo 2: Imagine uma mquina de Carnot que opera entre as

temperaturas TA = 850 K e TB = 300 K. A mquina realiza 1200 J de

trabalho em cada ciclo, o qual leva 0,25 s.

a) Qual a eficincia desta mquina?

b) Qual a potncia mdia desta mquina?

c) Quanta energia |QA| extrada sob a forma de

calor do reservatrio de alta temperatura a cada

ciclo?

d) Quanta energia |QB| liberada sob a forma de calor para o reservatrio

de baixa temperatura a cada ciclo?

e) De quanto varia a entropia da substncia de trabalho devido

transferncia de energia do reservatrio em alta temperatura para ela? E

dela para o reservatrio em baixa temperatura?

QA

QB

W

TA

TB




Refrigeradores

Refrigeradores




Refrigeradores

um dispositivo que utiliza trabalho para transferir

energia de um reservatrio em baixa temperatura

para outro em alta temperatura, num processo

cclico.

Refrigerador:

Retira calor de uma fonte fria e transfere para a fonte quente

atravs da utilizao de trabalho

Refrigerador de Carnot

QA

QB

W

TA

TB

Refrigeradores




Refrigeradores

0 2 4 6 8 10 120

3

6

9

12

15

18

Pre

ss

o (

u.

a.)

Volume (u. a.)

QA

QB

TA

TB

W

Sentido anti-horrio

Mquina de Carnot

- QA

QB

W

TA

TB

Refrigeradores




Refrigeradores

Desempenho de um refrigerador de Carnot

W

QK

B

pagamos qual pela energia

queremos que energia

Desempenho de um refrigerador qualquer

BA

BCarnot

TT

TK

Desempenho de um refrigerador de Carnot

Refrigeradores




Refrigeradores

Mquina trmica de James Watt

Mquina trmica

de Heron




Refrigeradores




Refrigeradores

1. Admisso

2. Compresso

3. Ignio

4. Exausto

Motor de Otto




Refrigeradores

Motor de trs cilindros




Refrigeradores

Mquina trmica de Heron

Turbina trmica

Motor de Otto




Refrigeradores

Obrigado pela ateno!

Estudem!

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