Segunda Lei da termodinâmica

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Entropia e a Segunda Lei da 
Termodinâmica 
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR 
UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS 
DISCIPLINA: FÍSICA II 
Prof. Bruno Farias 
Sentido de um processo termodinâmico 
Os processos termodinâmicos que ocorrem espontaneamente na 
natureza, ocorrem sempre em apenas um único sentido. Tais 
processos são chamados de irreversíveis. 
Exemplos: 
• Se você coloca suas mãos em torno de uma xícara de café quente, 
ocorre que as mãos esquentarão e a xícara esfriará. O inverso nunca 
ocorre. 
 
•Se você empurrar uma cadeira de balanço ela irá se movimentar por 
certo intervalo de tempo até parar. Porém você nunca verá o processo 
inverso ocorrer. 
Entropia 
• O sentido no qual um processo irreversível ocorre é 
determinado pela variação de entropia ΔS do sistema no qual 
ocorre o processo. 
 
• A entropia S é uma propriedade de estado (ou função do 
estado) do sistema e mede o nível de desordem do mesmo. 
 
•Podemos calcular a variação de entropia de um sistema 
através da equação 
 
Segunda Lei da termodinâmica 
A segunda lei da termodinâmica determina qual é o sentido 
preferido dos processos termodinâmicos naturais. 
A segunda lei da termodinâmica pode ser enunciada de 
diferentes formas : 
• É impossível a realização de qualquer processo que tenha como única 
etapa a transferência de calor de um corpo frio para um corpo quente. 
 
• É impossível a construção de uma máquina que, operando em um ciclo 
termodinâmico, converta toda a quantidade de calor recebido em trabalho. 
• Se um processo ocorre em um sistema fechado a entropia do sistema 
aumenta para processos irreversíveis e permanece constante para 
processos reversíveis. A entropia nunca diminui, ou seja 
Máquinas térmicas 
Qualquer dispositivo que transforma parcialmente calor em 
trabalho utilizando uma substância de trabalho, geralmente 
operando em processo cíclico. 
QH = Calor absorvido 
(fonte energética) 
QC = Calor rejeitado 
(Q = QH + QC ) 
H
C
H
C
H Q
Q
Q
Q
Q
W
e  11
Eficiência Térmica 
A cada ciclo é produzido uma 
quantidade de trabalho W. 
Obs.: Potência P = W/Dt 
Processo Cíclico 
12 UU  0DU
E aplicando a 1ª Lei da Termodinâmica, temos 
WQ 
A limitação imposta pela 2ª lei da termodinâmica é que não 
poderá ocorrer uma transformação integral de calor em 
trabalho. 
Exemplo 
Exercício 
Motor de combustão interna 
O motor a gasolina em automóveis e em outras máquinas é 
um exemplo familiar de máquina térmica. 
Motor de combustão interna 
Ciclo de Otto 
A quantidade r denomina-se razão de 
compressão. 
 
g é a razão entre calores específicos Cp e Cv. 
1
1
11

 grQ
Q
e
H
C
Valores de referência r =8, g  1,4 > e =56 % (35% na prática) 
Motor Diesel 
Ciclo Diesel 
Valores de referência r =15 a 20, g  1,4 > e =65 % a 70 % (< 52 % na 
prática) 
Refrigeradores 
Podemos dizer que um refrigerador é uma máquina térmica 
funcionando com um ciclo invertido. 
QC = Calor recebido 
(fonte fria) 
QH = Calor transferido 
(fonte fonte) 
A cada ciclo é fornecido ao 
refrigerador um trabalho W. 
CH
CC
P
QQ
Q
W
Q
K


Coeficiente de Performance 
Exemplo 
Um refrigerador possui um coeficiente de performance igual a 
2,1. Ele absorve 3,4 x 104 J de calor de um reservatório frio 
em cada ciclo. a) Qual é a energia mecânica em cada ciclo 
necessário para operar o refrigerador? b) Durante cada ciclo, 
qual é o calor rejeitado para o reservatório quente? 
Princípio de funcionamento do ciclo de um refrigerador 
 W é fornecido 
 QH é cedido QC é absorvido 
Condicionador de ar 
Um condicionador típico de uma sala possui um coeficiente de 
performance da ordem de 2,5. 
O ciclo de Carnot 
O ciclo idealizado que fornece o máximo rendimento a uma máquina 
térmica é o ciclo de Carnot. 
Duas transformações isotérmicas alternadas com duas adiabáticas. 
Para o ciclo de Carnot é válida a relação: 
H
C
H
C
T
T
Q
Q

Quando substituímos a relação acima na expressão para a 
eficiência, ficamos com: 
H
CH
H
C
Carnot
T
TT
T
T
e

1
Exercício 
Uma máquina de Carnot cujo reservatório quente está a uma 
temperatura de 620 K absorve 550 J de calor nesta 
temperatura em cada ciclo e fornece 335 J para o 
reservatório frio. a) Qual é o trabalho produzido pela máquina 
durante cada ciclo? b) Qual é a temperatura da fonte fria? c) 
Qual é a eficiência térmica do ciclo? 
O refrigerador de Carnot 
Invertendo o ciclo de Carnot anteriormente apresentado 
obtemos o ciclo de Carnot para um refrigerador. 
H
C
H
C
T
T
Q
Q

A relação continua válida. 
Substituindo a relação acima na expressão para o coeficiente 
de performance, ficamos com 
CH
C
Carnot
TT
T
K

