Termodinamica_cap_6_V2

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Termodinâmica – Segunda Lei 
Para que um processo ocorra naturalmente, é necessário 
que obedeça a primeira lei da Termodinâmica 
(conservação e balanço de energia). 
 
Além disso, o processo também precisa obedecer a 
Segunda Lei da Termodinâmica. 
 
A segunda lei da Termodinâmica pode ser descrita de 
diferentes formas. Talvez, a forma mais geral é: 
 
Qualquer processo que ocorre na natureza evolui de 
forma tal que a soma das entropias de todos os sistemas 
envolvidos no processo (e a vizinhança) aumenta. 
Termodinâmica – Segunda Lei 
No limite, a entropia total pode permanecer constante 
(ΔS = 0). 
 
Esta é a definição de um processo reversível. 
 
A primeira lei da termodinâmica é simétrica em relação 
aos estados inicial e final, ou seja, eles podem ser 
invertidos e o processo continua obedecendo à 1ª lei. A 
1ª lei não estabelece uma direção preferencial para a 
evolução de um processo 
 
 
 
Termodinâmica – Segunda Lei 
A segunda lei estabelece uma direção preferencia para 
os processos naturais (ΔStotal > 0). No limite (melhor 
situação possível), Δstotal =0 e o processo é reversível. 
 
 
 
 
 
 
 
A entropia é uma função de estado, ou seja depende 
somente do estado termodinâmico do sistema (não 
depende do caminho). 
 
Termodinâmica – Segunda Lei 
Em linhas gerais, trabalho pode ser facilmente 
transformado em calor por meio de processos 
irreversíveis, mas o calor não pode ser convertido a 
trabalho de forma tão simples, pelas limitações impostas 
pela 2ª lei da termodinâmica. 
 
Para transformar calor em trabalho, normalmente 
usamos máquinas térmicas, que operam em ciclos 
fechados. 
Termodinâmica – Segunda Lei 
Uma das consequências da 2ª lei é que é impossível 
construir uma máquina térmica que opere em um ciclo 
fechado e que não rejeite calor para uma fonte fria 
(postulado de Kelvin-Planck). 
 
Sem rejeitar calor para a fonte fria, é impossível fechar o 
ciclo. 
 
 
 
 
Termodinâmica – Segunda Lei 
Representação esquemática de uma usina termelétrica 
a vapor 
Termodinâmica – Segunda Lei 
Aplicando a 1ª Lei da Termodinâmica: 
 
 
 
 
W=QH-QL 
Ex. 6.1 – Uma máquina térmica recebe calor da fonte 
quente a uma taxa de 80 MW e rejeita 50 MW para a 
fonte fria. Qual é o trabalho mecânico realizado e a 
eficiência da máquina? 
 
 
 
 
Termodinâmica – Segunda Lei 
Termodinâmica – Segunda Lei 
Uma consequência do enunciado de Kelvin-Planck é 
que nenhuma máquina térmica pode ter 100 % de 
eficiência, pois sempre é necessário rejeitar calor para 
uma fonte fria para poder fechar o ciclo. 
 
 
 
 
Termodinâmica – Segunda Lei 
Refrigeradores e bombas de calor 
 
O calor sempre é transferido do corpo de mais alta 
temperatura para o corpo de mais baixa temperatura. 
Para obter o efeito contrário, é necessário “bombear” o 
calor, utilizando trabalho mecânico. 
 
Isto é realizado em equipamentos de refrigeração. 
 
 
 
 
Termodinâmica – Segunda Lei 
Coeficiente de Performance (COP) de um equipamento 
de refrigeração: 
 
 
 
 
Termodinâmica – Segunda Lei 
Quando o produto desejado é o calor (sistemas de 
aquecimento) normalmente se utiliza o nome “bomba de 
calor”. 
 
 
 
 
Termodinâmica – Segunda Lei 
É impossível construir uma máquina cujo único efeito 
seja transferir calor de uma fonte fria para uma fonte 
quente (postulado da 2ª Lei da Termodinâmica de 
Clausius). 
 
 Em outras palavras, para bombear calor de uma fonte 
fria para uma fonte quente, é necessário fornecer 
trabalho mecânico para o sistema.