AVALIAÇÃO A3 - MODELAGEM E SIMULAÇÃO DO MUNDO FÍSICO-QUÍMICO

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AVALIAÇÃO A3 - MODELAGEM E SIMULAÇÃO DO MUNDO FÍSICO-QUÍMICO
TEXTO 1
“No século XVIII o homem descobriu como obter trabalho a partir de um fluxo de calor. A máquina a 
vapor foi inventada; queimava-se carvão e madeira, e o calor liberado pela queima transformava água 
em vapor, que então produzia trabalho. A máquina a vapor bombeava água das minas, motorizava os 
trens, tocava as fábricas, movimentava navios, transportava cargas… enfim, o necessário para o mundo 
industrial moderno. Hoje estamos nos primeiros estágios da Revolução da Informação e lutamos com 
nossos computadores pessoais, fax e por aí vai… Naquela época lutava-se da mesma forma para domar 
o calor e transformá-lo em trabalho e, desse modo, estabeleceram-se os fundamentos necessários para 
a Revolução Industrial do século XIX”.
LEVENSPIEL, O. Termodinâmica amistosa para engenheiros. São Paulo: Edgar Blücher, 2002. p. 190.
TEXTO 2
“O primeiro princípio da termodinâmica teve sua origem no estudo das máquinas térmicas, mas logo se 
reconheceu que possui aplicabilidade geral, seja em sistemas químicos usuais seja em máquinas ou 
processos ou, mesmo, seres vivos. Qualquer sistema deve obedecer às restrições impostas pelo primeiro 
princípio da termodinâmica, o qual diz respeito à conservação de energia. A energia em um sistema 
pode ser interconvertida de uma forma para outra, mas a quantidade total de energia do universo, isto 
é, sistema mais meio externo, conserva-se. Se considerarmos sistemas isolados, a energia do sistema irá 
se conservar, uma vez que, não havendo troca energética, não pode haver variação na energia do meio 
externo ou sistema”. 
NETZ, P. A.; ORTEGA, G. G. Fundamentos de físico-química: uma abordagem conceitual para as ciências 
farmacêuticas. Porto Alegre: Artmed, 2002. p. 44.
TEXTO 3
“A segunda lei da termodinâmica diz respeito aos critérios de espontaneidade e de irreversibilidade das 
transformações naturais, ou seja, quais os critérios que nos permitem dizer se uma dada transformação 
vai ocorrer ou não. A segunda lei diz-nos, essencialmente, que trabalho e calor não possuem a mesma 
natureza, embora ambos sejam formas (manifestações) de energia. Calor é, por assim dizer, uma forma 
de energia “degradada” e espontaneidade dos processos está ligada a essa degradação, ou seja, à 
tendência que tanto matéria quanto energia têm de se dispersarem caoticamente. A degradação, a 
dispersão e o caos cumprem um papel fundamental no segundo princípio”.
NETZ, P. A.; ORTEGA, G. G. Fundamentos de físico-química: uma abordagem conceitual para as ciências 
farmacêuticas. Porto Alegre: Artmed, 2002. p. 63.
TEXTO 4
Os princípios da termodinâmica são utilizados na engenharia, juntamente com outras áreas do 
conhecimento, como a mecânica dos fluidos e a transferência de calor e massa, para a análise e projeto 
de sistemas que atendam a diversas necessidades humanas. A termodinâmica na engenharia, ao longo 
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do século XX, auxiliou na abertura de caminho para melhorias significativas na qualidade de vida e no 
avanço em diversas áreas, como geração e transmissão de energia elétrica, transportes, sistemas de 
aquecimento, refrigeração etc. O grande desafio para o século XXI é criar tecnologias para um futuro 
sustentável, e a termodinâmica continuará tendo um papel preponderante, principalmente nas questões 
energéticas, devido ao grande aumento de demanda e ao declínio das fontes tradicionais de energia, 
especialmente os combustíveis fósseis. 
 MORAN, M. J. et al. Princípios de termodinâmica para a engenharia. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2015.
Defina a relação entre calor e trabalho presentes nos princípios de termodinâmica estudados ao longo 
do curso e, em seguida, discuta sobre a possibilidade da construção de uma máquina térmica ideal, por 
que este tipo de máquina não é possível de ser produzida e quais seriam os principais empecilhos para a 
construção de tal máquina?
Os princípios da termodinâmica estabelecem as bases para entender a relação entre calor e trabalho em 
sistemas físicos. Vamos analisar essa relação e discutir a possibilidade de construção de uma máquina 
térmica ideal.
A relação entre calor e trabalho nos princípios de termodinâmica, conforme estudado ao longo do curso, 
está fundamentada nos dois princípios principais: O Primeiro Princípio da Termodinâmica (Lei da 
Conservação da Energia): afirma que a energia total de um sistema isolado permanece constante, a 
quantidade de calor transferida para um sistema é igual ao trabalho realizado pelo sistema, somado à 
variação de sua energia interna.
O Segundo Princípio da Termodinâmica: estabelece critérios de espontaneidade e irreversibilidade nos 
processos naturais,declara que nenhum processo térmico pode ser completamente eficiente, e há 
sempre uma quantidade de energia que se degrada para o ambiente, conhecida como entropia.
Uma máquina térmica ideal, conforme os princípios da termodinâmica, seria aquela que converte todo o 
calor recebido em trabalho, sem perdas. No entanto, isso é teoricamente impossível devido a alguns 
empecilhos fundamentais: O rendimento máximo de uma máquina térmica que opera entre duas 
temperaturas (uma fonte quente e uma fonte fria) é dado pelo rendimento de Carnot. O rendimento de 
Carnot depende apenas das temperaturas das fontes de calor e é sempre menor que 100%.
Na prática, todos os processos reais têm irreversibilidades, como atrito, vazamentos, resistência elétrica, 
etc. Essas irreversibilidades levam a perdas de energia na forma de calor, resultando em uma eficiência 
menor do que a prevista pelos modelos teóricos ideais.
Os Principais Empecilhos para a Construção de uma Máquina Térmica Ideal: mesmo uma máquina 
Carnot, que opera de acordo com os limites teóricos da eficiência, ainda não atinge eficiência de 100%, 
principalmente devido às irreversibilidades práticas.
Transformar processos teóricos, como os descritos pelos ciclos termodinâmicos ideais, em máquinas 
reais é desafiador devido a imperfeições e limitações práticas.
Construir máquinas térmicas ideais pode envolver custos excessivos e a necessidade de tecnologias 
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extremamente avançadas que ainda não existem.
Embora as máquinas térmicas ideais sejam conceitos úteis para entender os limites teóricos de 
eficiência, na prática, vários fatores físicos e tecnológicos tornam impossível a construção de uma 
máquina térmica que opere com 100% de eficiência. O desafio reside em desenvolver tecnologias que se 
aproximem desses ideais, buscando eficiências mais altas e redução de impactos ambientais, o que é 
crucial para atender às demandas energéticas de forma sustentável no século XXI.
A busca por formas mais eficientes de converter calor em trabalho continua, mas os princípios 
fundamentais da termodinâmica estabelecem barreiras naturais a alcançar a perfeição absoluta nesse 
processo.
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