Apresentação Diferenciais e Ciclo de Carnot

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Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará
Faculdade de Engenharia de Minas e Meio Ambiente
Diferenciais Exatas e Inexatas e Ciclo de Carnot
Curso: Engenharia Química
Disciplina: Físico-química
Discentes: Sara Lima
 Beatriz Medeiros
 Sara Gomes
 Alisson
 Igor Sousa
 Igor Nakamura
Roteiro
Segunda Lei da Termodinâmica 
Teorema de Kelvin-Planck: “é impossível construir um dispositivo que opere em um ciclo termodinâmico e que não produza outros efeitos além do levantamento de um peso e da troca de calor com um único reservatório térmico.” 
 TH
 
 QH
 
 W
 Impossível 
 
 
Segunda Lei da Termodinâmica 
Teorema de Clausius: “é impossível construir um dispositivo que opere segundo um ciclo e que não produza outros efeitos, além da transferência de calor de um corpo frio para um corpo quente”
 TH
  
 QH
 
  
 
 QL
 
 TL
Impossível
Processo irreversível : o sistema e a vizinhança não voltam para o estado inicial. 
Processo reversível: o sistema e a vizinhança podem voltar por sentidos opostos que não irá alterar a análise do sistema.
O que são Máquinas Térmicas?
?
OK
“Dispositivos ou máquinas que produzem trabalho a partir de calor, em um processo ciclico.”
Ciclo de Carnot
Desenvolvido por Nicolas Leonard Sadi Carnot;
É um processo reversivel e ciclico, 
É um processo ideal
Utiliza gás ideal que é submetido a duas transformações isotérmicas e duas transformações adiabáticas. 
Gráfico: Ciclo de Carnot
Expansão isotérmica de A até B
Expansão adiabática de B até C
Compressão isotérmica de C até D: 
Compressão adiabática de D até A 
Ciclo de Carnot
Ciclo de Carnot - Entropia
Dois Teoremas relativos ao Rendimento Térmico Do Ciclo De Carnot
FONTE QUENTE
SUMIDOURO FRIO
Q¹
Q²
+20
-15
+5
W
“[...] não podemos ter um motor irreversível que apresente rendimento térmico maior do que aquele de um motor reversível que opere entre os mesmos reservatórios térmicos.”
Rendimento de uma Máquina Térmica
FONTE QUENTE
SUMIDOURO FRIO
Q¹
Q²
+20
-15
+5
W
Rendimento de uma Máquina Térmica
A Escala Termodinâmica de Temperatura
Questão 1
Qual é o rendimento máximo possível de uma máquina térmica que tem como fonte quente de água em ebulição sob pressão a 125º C e como fonte fria a 25ºC?
No Quadro
?
OK
Questão 2
A) O hélio líquido entra em ebulição a cerca de 4K e o hidrogênio líquido a cerca de 20K. Qual é o rendimento de uma máquina reversível, operando entre essas duas fontes térmicas, a essas temperaturas?
B) Se quisermos a mesma eficiência em A), para uma máquina com fonte fria a temperatura comum, 300K, qual deveria ser a temperatura da fonte quente?
No Quadro
?
OK
Questão 3
Considere um dia de inverno em que a temperatura do ar é igual a -30ºC e a temperatura da terra num plano abaixo do nível do solo é 13ºC. Considerando que o ar atmosférico e o solo se comportam como reservatórios térmicos, determine o rendimento térmico de um motor que opera entre esses reservatórios e segundo um Ciclo de Carnot.
No Quadro
?
OK
Referências principais
Endereço eletrônico: paulinanoronha@gmail.com 
BORGNAKKE, Claus; SONNTAG, Richard E. Fundamentos da Termodinâmica. Tradução da sétima edição americana: São Paulo: Editora Blucher, 2009. 
SMITH, J.M.; VAN NESS, H.C.; ABBOTT, M.M.. Introdução à Termodinâmica da Engenharia Química. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 2000. 5 ed.