[Apostila] - Termodinâmica Aplicada - Profa. Dra. Ana Maria Pereira Neto
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[Apostila] - Termodinâmica Aplicada - Profa. Dra. Ana Maria Pereira Neto

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17/10/2012
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Universidade Federal do ABC
ProfaProfaProfaProfa. Dra. Ana . Dra. Ana . Dra. Ana . Dra. Ana Maria Pereira NetoMaria Pereira NetoMaria Pereira NetoMaria Pereira Neto
ana.neto@ufabc.edu.brana.neto@ufabc.edu.brana.neto@ufabc.edu.brana.neto@ufabc.edu.br
BC1309BC1309
Termodinâmica AplicadaTermodinâmica Aplicada
BC1309BC1309
Termodinâmica AplicadaTermodinâmica Aplicada
Segunda Lei da TermodinâmicaSegunda Lei da TermodinâmicaSegunda Lei da TermodinâmicaSegunda Lei da Termodinâmica
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Segunda Lei da TermodinâmicaSegunda Lei da TermodinâmicaSegunda Lei da TermodinâmicaSegunda Lei da Termodinâmica
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\ufffd Comparação com a 1ª Lei da Termodinâmica;
\ufffd Análise de processos e ciclos termodinâmicos do ponto
de vista qualitativo;
\ufffd Máquinas térmicas e os enunciados de Kelvin-Planck e
Clausius;
\ufffd Processos reversíveis e irreversibilidades;
\ufffd Ciclo de Carnot;
\ufffd Máxima eficiência de um ciclo termodinâmico.
RevisãoRevisãoRevisãoRevisão
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Lei Zero da TermodinâmicaLei Zero da TermodinâmicaLei Zero da TermodinâmicaLei Zero da Termodinâmica
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\u201cQuando dois corpos têm igualdade de temperatura com um 
terceiro corpo, eles terão igualdade de temperatura entre si.\u201d
Lei Zero da TermodinâmicaLei Zero da TermodinâmicaLei Zero da TermodinâmicaLei Zero da Termodinâmica
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II
SS
OO
LL
AA
NN
TT
EECONDUTORCONDUTOR CONDUTORCONDUTOR
AA
CC
BB
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Primeira Lei da TermodinâmicaPrimeira Lei da TermodinâmicaPrimeira Lei da TermodinâmicaPrimeira Lei da Termodinâmica
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1ª Lei da Termodinâmica1ª Lei da Termodinâmica1ª Lei da Termodinâmica1ª Lei da Termodinâmica
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Princípio de conservação da energia:
a energia não pode ser criada e nem 
destruída durante um processo.
\ufffd\ufffd OO cumprimentocumprimento apenasapenas destadesta leilei nãonão garantegarante queque oo
processoprocesso realmenterealmente ocorrerá!ocorrerá!
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Comparação com a Comparação com a 
1ª Lei da Termodinâmica1ª Lei da Termodinâmica
Comparação com a Comparação com a 
1ª Lei da Termodinâmica1ª Lei da Termodinâmica
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2ª Lei da Termodinâmica2ª Lei da Termodinâmica2ª Lei da Termodinâmica2ª Lei da Termodinâmica
\ufffd 11°° LeiLei dada TermodinâmicaTermodinâmica:: conservação da energia que impõe
restrições algébricas às interações de energia entre o sistema/volume
de controle e o meio;
\ufffd Tais restrições algébricas não fornecem informações sobre o
sentidosentido preferencialpreferencial em que os processos ocorrem;;
\ufffd Muitos processos só ocorrem \u201cespontaneamente\u201d em determinados
sentidos:
\ufffd\ufffd CalorCalor éé transferidotransferido sempresempre dede umum corpocorpo aa temperaturatemperatura maismais altaalta
parapara outrooutro aa temperaturatemperatura maismais baixabaixa;;
\ufffd\ufffd ArAr pressurizadopressurizado escapaescapa dede umum reservatórioreservatório;;
\ufffd\ufffd MisturaMistura dede duasduas substânciassubstâncias diferentesdiferentes..
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2ª Lei da Termodinâmica2ª Lei da Termodinâmica2ª Lei da Termodinâmica2ª Lei da Termodinâmica
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\ufffd A 2ª Lei da Termodinâmica, diferentemente da 1º Lei, não é uma lei
de conservação;
\ufffd Os sistemas termodinâmicos tendem a atingir um ponto de
equilíbrio com o meio;
\ufffd A 2ª Lei permite determinar qual a máxima eficiência de um ciclo
termodinâmico;
\ufffd Em geral, pode-se aproveitar processos espontâneos e produzir
trabalho (calor fluindo de um corpo quente para um mais frio, gás se
expandindo de um pressão mais alta para uma mais baixa). Duas
questões se colocam:
1) Qual o máximo valor teórico do trabalho e como ele poderia ser
obtido?
2) Quais fatores poderiam impedir a obtenção do máximo trabalho?
Análise de Processos e CiclosAnálise de Processos e CiclosAnálise de Processos e CiclosAnálise de Processos e Ciclos
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\ufffd Do ponto de vista qualitativo e quantitativo, com a 2° Lei da
Termodinâmica é possível:
\ufffd Prever o sentido em que ocorrem os processos termodinâmicos;
\ufffd Estabelecer condições de equilíbrio termodinâmico;
\ufffd Determinar a eficiência máxima de ciclos termodinâmicos de
potência e equipamentos;
\ufffd Avaliar quantitativamente os fatores que impedem a obtenção
desta máxima eficiência;
\ufffd Definir uma escala de temperatura absoluta independente de
substâncias termométricas;
\ufffd Desenvolver meios de cálculo de propriedades termodinâmicas
difíceis de serem medidas.
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Máquinas Térmicas de PotênciaMáquinas Térmicas de PotênciaMáquinas Térmicas de PotênciaMáquinas Térmicas de Potência
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Máquinas Térmicas de PotênciaMáquinas Térmicas de PotênciaMáquinas Térmicas de PotênciaMáquinas Térmicas de Potência
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\ufffd\ufffd DefiniçõesDefinições::
\ufffd\ufffd MáquinaMáquina TérmicaTérmica:: dispositivo que opera em ciclo
termodinâmico, que retira calor de sua vizinhança (meio) e
produz trabalho útil;
\ufffd\ufffd ReservatórioReservatório TérmicoTérmico:: tipo especial de sistema que
mantém sua temperatura constante mesmo que troque
calor com outro sistema.
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Rio
Lago
Atmosfera
Oceano
Reservatórios de Energia TérmicaReservatórios de Energia TérmicaReservatórios de Energia TérmicaReservatórios de Energia Térmica
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\ufffd Corpos com massas térmicas relativamente grandes podem ser
modelados como reservatórios de energia térmica.
Reservatórios de Energia TérmicaReservatórios de Energia TérmicaReservatórios de Energia TérmicaReservatórios de Energia Térmica
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Energia TérmicaEnergia Térmica
FonteFonte
Energia TérmicaEnergia Térmica
SumidouroSumidouro
CALORCALOR
CALORCALOR
\ufffd Uma fonte fornece energia
sob a forma de calor e um
sumidouro a remove.
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Máquina TérmicaMáquina TérmicaMáquina TérmicaMáquina Térmica
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alta temperaturaalta temperatura
FonteFonte
baixa temperaturabaixa temperatura
SumidouroSumidouro
QQHH
QQLL
WWlíqlíq
\ufffd Parte do calor recebido por
uma máquina térmica é
convertida em trabalho,
enquanto o restante é
rejeitado para um sumidouro.