Entropia e Segunda Lei da termodinâmica - CEUNES
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<strong>Entropia</strong> e <strong>Segun<strong>da</strong></strong> <strong>Lei</strong> <strong>da</strong> termodinâmicaTo<strong>da</strong>s as <strong>Lei</strong>s física estu<strong>da</strong><strong>da</strong>s até agora são leis de conservação : energia,momento linear , momento angular, etc<strong>Segun<strong>da</strong></strong> <strong>Lei</strong> <strong>da</strong> Termodinâmica(inequação)•O calor vai de umcorpo fqente para umcorpo frio•Aumento de entropia•Direção do tempo•Máquinas Térmicas
Máquinas térmicas:Calor↔Trabalho mecânico
È um dispositivo que transforma calor em trabalho o energia mecânicaReservatório térmico: Corpo que ao <strong>da</strong>r ou receber uma quanti<strong>da</strong>de de calor nãosofre variação apreciável de temperaturaPartes de uma máquina térmica:1. Substância de trabalho: Substância que sofre os processos termodinâmicos2. Reservatório quente: De onde a substância de trabalho retira calor3. Reservatório frio: Para onde a substância de trabalho deposita o calor quesobra, após realizar trabalho
Exemplos de máquinas térmicas:Máquina de vaporMotor de combustão internaNos casos mais simples asubstância de trabalho sofre mprocesso cíclico
Máquina térmica e eficiência térmica:2<strong>da</strong> <strong>Lei</strong> <strong>da</strong> termodiâmica – Enunciado de Kelvin:“È impossível realizar um processo cujoúnico efeito seja remover calor de umreservatório térmico e produzir umaquanti<strong>da</strong>de equivalente de trabalho ”
Máquina térmica inversa (refrigerador)2<strong>da</strong> <strong>Lei</strong> <strong>da</strong> termodiâmica – Enunciado de Clausius“ È impossível realizar um processocujo único efeito seja trasferir calorde um corpo mais frio para um corpomais quente ”
Ciclos de Carnot:Se a eficiência nunca é o 100%, qual seria a máxima eficiência de umamáquina térmica?1. Todos os processos são irreversíveis → perdem calor (atrito,viscodiade, etc)2. Os únicos processos onde não há despedício de calor são os processosreversíveisMáxima eficiênciaProcessos abiabáticos.Processos isotérmicos com as fontes (reservatórios térmicos ).
Uma máquina térmica que opere um ciclo deCarnot é chama de máquina de Carnot.TEOREMA DE CARNOT:Sejam duas fontes térmicas :1. Nenhuma máquina térmica que opere entreessas duas fontes pode ter eficiência superiorao de uma máquina de Carnot2. To<strong>da</strong>s as máquinas de Carnot que operementre essas duas fontes terão a mesmaeficiência
PARA UM GÀS IDEALProcesso ab:Processo bc e<strong>da</strong>:Processo cd:Em uma máquina de Carnot, a eficiência depende apenas <strong>da</strong>s temperaturas<strong>da</strong>s fontes !!!
TEOREMA DE CLAUSIUSDado um cicllo C, a relação :È váli<strong>da</strong>. A igual<strong>da</strong>de acontece para processos rerversíveis e adesigual<strong>da</strong>de para o caso de processos irreversíveis.Demostração:1. Para uma máquina térmica com eficiência máxima (processosreversíveis):2. Para uma máquina térmica qualquer (processos irreversíveis):
3. Para um processo qualquer if:UMA NOVA VARIÁVEL TERMODINÂMICA: ENTROPIASeja o ciclo termodinâmico:Para um processo reversível:ifA quanti<strong>da</strong>de :é independentedo processo
DEFINIÇÃO DA ENTROPIA:S: ENTROPIAUni<strong>da</strong>de: J/KInfinitesimalmente:Para um processo irreversível(vermelho):ifInfinitesimalmente:
SEGUNDA LEI DA TERMODIÂMICA (3er enunciado):A entropia de um sistema termicamente isolado sempre aumenta.quando ocorrem processos irreversíveis e não se altera quandoocorrem processos reversíveisEm todo processo natural a entropia aumentade calor.→Existe geraçãoENTROPIA↔AUMENTO DO GRAU DESORDEM DE UM SISTEMAO grau de desordem de um sistema sempre aumentaMÁXIMA ENTROPIA↔ ESTADO DE EQUILIBRIO DO SISTEMA
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