Termodinâmica 1ª e 2ª leis

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A 2A 2ªª Lei da TermodinâmicaLei da Termodinâmica
A Base das Leis da Física
O ‘Moto Perpetuum’
n <1800: busca pelo moto perpetuum = movimento perpétuo.
Máquina
Entrada: Calor Q Energia Saída
Saída: trabalho t
Tipo 1: produz mais 
energia que recebe, usa 
parte para funcionar 
para sempre!
Viola a 1ª Lei da Termodinâmica: t = Q - DU, se DU=0 à t ≤ Q sempre!
Máquina
Energia SaídaSaída: trabalho t
Entrada: Calor Q
Tipo 2: produz a mesma 
energia que recebe para 
funcionar para sempre!
SerSeráá que que éé posspossíível??vel??
NÃÃÃOO!! Viola aNÃÃÃOO!! Viola a
22ªª Lei da Termodinâmica!Lei da Termodinâmica!
n Não é possível transformar calor de uma fonte 
quente (QQqq) em trabalho (ττ) sem haver perdas 
para uma fonte fria (QQff)! (1ª forma da 2a lei)
n As perdas podem ser reduzidas, mas NUNCA 
eliminadas totalmente! É uma lei da natureza...
Máquina
Saída: trabalho tEntrada: Calor Qq
Perdas: Calor Qf
DEVEDEVE haver perdas.
n A perda de calor para uma fonte fria 
não é uma fatalidade... É UMA 
NECESSIDADE! 
n Para que haja trabalho devedeve haver 
fluxo de energia; e para que haja esse 
fluxo deve haver um desequildesequilííbrio brio 
ttéérmicormico. (2ª forma da 2ª Lei)
n Se não houver desequilíbrio físico
não há fluxo de energia; se não 
houver fluxo, não há trabalho.
n É como uma roda d’água numa 
cachoeira: sem o desnível, teria como 
rodar?
Fonte 
Quente Calor
Fonte 
Fria
trabalho
Tq > Tf
trabalho
Altura maiorAltura maior
Altura menorAltura menor
Rendimento das Máquinas
n O Rendimento ηη (letra 
grega “eta”) de QUALQUER 
COISA é calculado assim:
n No caso de uma máquina 
térmica:
n Onde: 
n Logo:
total
util
=h
qQ
th =
fq QQ -=t
q
f
q
fq
Q
Q
Q
QQ
-=®
-
= 1hh
Por exemplo:
n Um carro tem rendimento de
0,3 = 30%. 
n Isso significa que de cada 100L de gasolina que 
consome (fonte quente), 30L apenas são 
transformados em trabalho e o resto vai para o 
meio ambiente (fonte fria).
Carro
Utilizado (trabalho): 30LEntrada: 100L
Perdas: 70L
Máquina Frigorífica 
Refrigerador.
n O refrigerador é uma máquina de 
transferência de calor que capta o calor 
interno do refrigerador e o põe para 
fora. Isto se consegue por meio da 
constante evaporação e condensação 
do refrigerante. 
Eficiência de um refrigerador é
denominado PERFORMANCE.
A Máquina Perfeita Existe?
n Sim, mas não tem rendimento 100%.
n Sadi Carnot, engenheiro francês, 
entendeu em 1824 que no máximo 
poderia ser:
n Com a temperatura medida em Kelvins
(lembre que TTKK = T= TCC + 273+ 273)
n Note que ηη sempre será < 1, ou 
seja, menor que 100%, pois Tf<Tq.
q
f
T
T
-=1h
Tq Calor
Tf
trabalho
Como é essa máquina?
n Deve operar nos ciclos:
n AB: isotérmica
n BC: adiabática
n CD: isotérmica
n DA: adiabática
Resumindo...Resumindo...
n A 2ª Lei da Termodinâmica diz que:
n Não é possível transformar todo o calor em 
trabalho; sempre haverão perdas.
n Para haver trabalho deve haver um 
desequilíbrio físico que gere um fluxo de 
energia.
n O rendimento de uma máquina nunca será
igual a 1, por mais “perfeita” que seja.