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 Capítulo 20 
 Entropia e a Segunda Lei da Termodinâmica
Neste capítulo nós iremos introduzir a segunda lei da termodinâmica. Os seguintes tópicos serão cobertos:
Processos Reversíveis Entropia O Ciclo de Carnot Refrigeradores	 Real engines				 			
(20 – 1)
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Variação de Entropia
Considere a expansão livre de um gás mostrada na figura 
Os estados são mostrados no diagrama abaixo.
Embora os estados inicial e final 
são bem definidos, nós não temos estados de equilíbrio intermediário que levem de para .Durante a expansão livre a temperatura não muda de forma 
Ao definir a variação de entropia para um processo irreversível que nos leva de um estado inicial para um estado final de um sistema, nós achamos um processo reversível que conecta os estados i e f.
 
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Na expansão livre do exemplo 
Substituímos a expansão livre por uma expansão
isotérmica que conecta os estados e
Da primeira Lei da Termodinâmica:
Da lei dos Gases Ideais substituímos P por nRT/V:
A mudança na entropia depende somente das propriedades dos estados inicial e final. Não depende de como o sistema muda de um estado inicial para o final.
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A segunda Lei da Termodinâmica
Considere agora o reverso do processos isotérmicos.
Neste caso o gás devolve-rá o calor para
O reservatório na temperatura 
A mudança na entropia do gás é
A mudança na entropia do reservatório é
A mudança líquida na entropia do sistema fechado
gás-reservatório é
Em um processo que ocorre num sistema fechado
a entropia aumenta para processos irreversíveis e permanece constante para processos reversíveis. A entropia nunca decresce.
A segunda lei da termodinâmica pode ser escrita como: 
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Ciclos
Um ciclo de calor é um dispositivo que extrai calor do ambiente e 
realiza trabalho. Todo ciclo tem uma substância de trabalho. Em um 
motor à vapor a substância de trabalho é a água. No motor do carro
a substância de trabalho é uma mistura de ar e gasolina. O motor 
opera em um ciclo; ele passa através de uma série de processos 
termodinâmicos e retorna de novo e de novo para cada estado do 
Ciclo.
Motores Ideais 
A substância de trabalho é um gás ideal. Além disso todos os 
Processos são reversíveis e não existe atrito nem turbulência.
O motor de Carnot 
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O Ciclo de Carnot
Um ciclo ideal é o Ciclo de Carnot. Ele opera entre dois 
reservatórios. Um a uma temperatura mais alta e o outro a uma temperatura mais baixa . 
O ciclo começa no ponto e sofre uma expansão isotérmica a temperatura 
 . Durante este processo ele absorve uma quantidade de calor a tempertura 
do reservatório mais alto. O gás então sofre uma expansão adiabática e a temperatura passa para . O gás é então comprimido isotérmicamente de . Durante este processo ele entrega uma quantidade de calor a uma temperatura para o reservatório de temperatura mais baixa. Finalmente o gás sofre uma compressão adiabática e a temperatura volta a . Durante os processos e o gás realiza trabalho positivo sobre a vizinhança. Durante os processos e a vizinhança realiza trabalho sobre o gás. O trabalho líquido por ciclo é igual á área encerrada pela curva 
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(20 – 8)
Eficiência de um Ciclo de Carnot
Desde que . Mais energia é extraída do reservatório de mais alta temperatura e entregue ao reservatório de temperatura mais baixa. A eficiência do Ciclo de Carnot é dada por: 
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A segunda lei da termodinâmica
Nenhuma série de processos é póssível cujo único resultado é a transferência de calor de
um reservatório e a completa conversão de calor em trabalho. 
O Motor Perfeito
Pode ser mostrado que não existe um motor real que pode ter a eficiência superior que um ciclo de Carnot que opere sob os mesmos reservatórios.
A eficiência do motor pode ser aumentada pela minimização de
 
Um motor perfeito teria e uma eficiência Um motor perfeito poderia ser feito com e 
Porém ambas as condições são impossíveis de se ter. 
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(20 – 10)
Refrigeradores
Um refrigerador é um ciclo que usa trabalho para transferir calor de um reservatório de baixa temperatura para um reservatório de temperatura mais alta. 
Num refrigerador doméstico o trabalho é provido pelo 
compressor e o calor é transferido do compartimento dos
alimentos para a vizinhança do refrigerador.
Um refrigerador é um Ciclo de Carnot que opera num ciclo reverso. 
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Eficiência de um refrigerador
O coeficiente de desempenho de um refrigerador é dado por:
Para um refrigerador de Carnot, temos:
Um refrigerador perfeito seria aquele que não usaria qualquer
 trabalho. 
Um refrigerador perfeito viola a segunda lei da termodinâmica e não existe. Nenhuma série de processos é póssível cujo único resultado é a transferência de calor de um reservatório de baixa temperatura para um reservatório de alta temperatura.
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Ex2
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Ex4
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Ex 5
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Ex 6
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Ex 7
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Ex 9
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