Aula 2 - Sistemas

2 a Lei da TermodinâmicaDisciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,RefrigeradoresO que determina o sentido de certos fenômenos danatureza?Exemplo:SistemaorganizadoSistemadesorganizado

2 a Lei da TermodinâmicaDisciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,RefrigeradoresEntropiaGrandeza associada à irreversibilidade dosprocessos físicos. É uma propriedade deestado.Postulado da EntropiaSe um processo irreversível ocorre num sistema fechado, aentropia S do sistema sempre aumenta; ela nunca diminui.S 0SistemaorganizadoS 0 (impossível)Sistemadesorganizado

2 a Lei da TermodinâmicaDisciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,RefrigeradoresPressão (u. a.)SiExpansão livre (irreversível)SfSSfSi ifdQTDefinição de variação de entropia108642i???f(Processo irreversível)00 2 4 6 8 10Volume (u. a.)

2 a Lei da TermodinâmicaPressão (u. a.)Disciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,RefrigeradoresPara encontrarmos a variação de entropia para um processoirreversível que ocorre em um sistema fechado, substituímosesse processo por qualquer outro processo reversível queconecta os mesmos estados inicial e final; calculamos Spela equação anterior.10864ifSrevSfSiifdQTSirrev200 2 4 6 8 10Volume (u. a.)(Processo reversível)

2 a Lei da TermodinâmicaDisciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,RefrigeradoresGeneralizando o Postulado da Entropia:Se um processo irreversível ocorre num sistema fechado, aentropia S do sistema aumenta para processos irreversíveise permanece constante para processos reversíveis; elanunca diminui.S 0Segunda lei da termodinâmica

Disciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,RefrigeradoresExemplo 1: 1 mol de gás nitrogênio está confinado no ladoesquerdo do recipiente. Abre-se a válvula e o volume do gásdobra. Quanto vale ΔS?

Máquinas TérmicasDisciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,Refrigeradores

Máquinas TérmicasMáquina térmica:Disciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,RefrigeradoresÉ um dispositivo que retira calor de suavizinhança e realiza trabalho útil.Retira calor de uma fontequente e transfere uma partepara a fonte fria e uma outraparte converte em calor realizadosobre a vizinhançaQ AT AWMáquina de CarnotQ BT B

Máquinas TérmicasPressão (u. a.)Disciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,RefrigeradoresSentido horário181512963Q AWT AQ AQ BT AT BWQ BT B00 2 4 6 8 10 12Volume (u. a.)Máquina de Carnot

Máquinas TérmicasDisciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,RefrigeradoresCalculando o trabalho W no ciclo completoEm um ciclo completo:E int 0Aplicando a 1 a Lei:E Q W 0intQW 0Q WQQ Q A BWQ Q A B(calor líquido)Trabalho resultante no ciclo de Carnot

Máquinas TérmicasDisciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,RefrigeradoresCalculando a variação de entropia S no ciclo completoEm um ciclo completo:S S SAB 0SQTAAQTBBBS 0;SAQ QABVariação de entropia num ciclo deTATCarnotB0

Máquinas TérmicasDisciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,RefrigeradoresEficiência térmica de uma máquina de Carnot energia que obtemosenergia pela qual pagamosWQ AEficiência para uma máquina qualquerCarnot1TTBAEficiência para uma máquina de Carnot

Disciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,RefrigeradoresExemplo 2: Imagine uma máquina de Carnot que opera entre astemperaturas T A = 850 K e T B = 300 K. A máquina realiza 1200 J detrabalho em cada ciclo, o qual leva 0,25 s.a) Qual é a eficiência desta máquina?T Ab) Qual é a potência média desta máquina?c) Quanta energia |Q A | é extraída sob a forma decalor do reservatório de alta temperatura a cadaciclo?Q AQ BT BWd) Quanta energia |Q B | é liberada sob a forma de calor para o reservatóriode baixa temperatura a cada ciclo?e) De quanto varia a entropia da substância de trabalho devido àtransferência de energia do reservatório em alta temperatura para ela? Edela para o reservatório em baixa temperatura?

RefrigeradoresDisciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,Refrigeradores

RefrigeradoresDisciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,RefrigeradoresRefrigerador:É um dispositivo que utiliza trabalho para transferirenergia de um reservatório em baixa temperaturapara outro em alta temperatura, num processocíclico.T ARetira calor de uma fonte fria etransfere para a fonte quenteatravés da utilização de trabalhoQ AWQ BRefrigerador de CarnotT B

RefrigeradoresPressão (u. a.)Disciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,RefrigeradoresSentido anti-horário1815-12Q AT A963Q AWT AQ B00 2 4 6 8 10 12Volume (u. a.)T BQ BT BWMáquina de Carnot

RefrigeradoresDisciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,RefrigeradoresDesempenho de um refrigerador de CarnotKenergia que queremosenergia pela qual pagamosQBWDesempenho de um refrigerador qualquerKCarnotTATBTBDesempenho de um refrigerador de Carnot

Disciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,RefrigeradoresMáquinade HerontérmicaMáquina térmica de James Watt

Disciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,Refrigeradores

Disciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,RefrigeradoresMotor de Otto1. Admissão2. Compressão3. Ignição4. Exaustão

Motor de três cilindrosDisciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,Refrigeradores

Disciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,RefrigeradoresMotor de OttoMáquina térmica de HeronTurbina térmica

Disciplina: Física Geral 1Prof. Heurison Silva2 a Lei da Termodinâmica, Máquinas Térmicas,RefrigeradoresObrigado pela atenção!Estudem!