Avaliacao A3 - Modelagem e simulacao do mundo fisico quimico

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Avaliação A3
UC: Modelagem e simulação do mundo físico-químico
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O Calor e o Trabalho estão intimamente ligados à Energia de um sistema e representam uma forma de modificá-la: O Calor representa a energia em trânsito através da variação de temperatura (busca pelo equilíbrio térmico); O Trabalho representa a energia em trânsito através do transporte de massa (executa um deslocamento contra uma resistência).
Apesar do Calor e Trabalho não terem a mesma natureza, a principal relação entre eles é interagirem com a energia existente dentro de um sistema e isso torna possível transformar energia em trabalho (quando estão no mesmo sistema), o que nos leva à discussão sobre a máquina térmica.
Uma Máquina Térmica é um dispositivo capaz de converter Energia Térmica em Trabalho Mecânico, operando em um processo termodinâmico cíclico absorvendo calor e executando trabalho. Dada a relação existente entre o Calor e o Trabalho podemos concluir que é possível construir uma máquina térmica.
Uma Máquina Térmica Ideal deveria ter um rendimento de 100%, ou seja, transformar todo o Calor recebido de uma fonte exclusivamente em Trabalho Mecânico, mas isso não é possível, pelos seguintes motivos:
O funcionamento da máquina térmica parte do princípio de que ela recebe Calor de uma Fonte Quente (Q quente), converte em Trabalho Mecânico (T) e o restante da energia é dissipado por uma Fonte Fria (Q fria). Dessa relação e pela Lei da Conservação de Energia, temos: Q quente = T + Q fria.
Para que o rendimento seja de 100%, seria necessário que o Trabalho realizado fosse igual à Energia recebida: T = Qquente e pela lógica acima deduzimos que isso não é possível, pois para isso a Fonte Fria deveria ser zero e sabemos que a temperatura de Zero Kelvin (zero absoluto) não é possível de ser atingida por ter entropia nula.
O Ciclo de Carnot, que teoricamente gera o maior rendimento possível em uma máquina térmica, tem um problema: A troca de calor adequada para evitar perda de energia é muito lenta e faria com que a geração de Trabalho fosse igualmente muito lenta.
Além das questões Termodinâmicas envolvidas no funcionamento de uma Máquina Térmica, também temos que considerar as perdas de Energia para o sistema, que contribuem para a impossibilidade de se fazer uma Máquina Térmica Ideal:
- Uma vez que o sistema não é completamente fechado, a fonte de calor quente irá dissipar parte da energia para o meio ambiente;
- Pelo mesmo motivo, o gás (ou fluido) que gera trabalho irá perder parte da energia para os vizinhos;
- A geração de Trabalho Mecânico está associada ao movimento de uma parte móvel, que estará sujeita à um atrito, que também é uma forma de perda de energia, já que esse atrito não é o objetivo final da utilização de parte do trabalho.
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