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Exercício1.JPG Exercício2.JPG Exercício3.JPG Exercício4.JPG Exercício5.JPG Exercício6.JPG Exercício7.JPG Exercício8.JPG Exercício9.JPG Segunda Lei da Termodinâmica.pdf Limites da Primeira Lei Indica a conservação da energia mas não garante que o processo ocorra. Processos tende a ocorrer de modo que a energia diminua? Aspectos da Segunda Lei Prever o sentido dos processos. Estabelecer condições para o equilíbrio. Determinar o melhor desempenho teórico de ciclos, motores e outros dispositivos. Avaliar quantitativamente os fatores que impedem o alcance do melhor nível de desempenho teórico. Definir uma escala de temperatura independente das propriedades de qualquer substância termométrica. Desenvolver meios para avaliar propriedades tais como energia interna e entalpia em termos de propriedades que são fáceis de obter experimentalmente. Segunda Lei da Termodinâmica Segundo Clausius: É impossível para qualquer sistema operar de tal maneira que o único resultado seja a transferência de energia sob a forma de calor de um corpo mais frio para um corpo mais quente. Segundo Kelvin-Planck: É impossível para qualquer sistema operar em um ciclo termodinâmico forneça uma quantidade líquida de trabalho para a sua vizinhança enquanto recebe energia por transferência de calor de um único reservatório térmico. Processos Reversíveis e Irreversíveis O processo é irreversível se o sistema e todas as partes que compõem sua vizinhança não puderem ser restabelecidos exatamente aos seus respectivos estados iniciais após o processo ter ocorrido. O processo é reversível se tanto o sistema quanto a sua vizinhança puderem retornar aos seus estados iniciais Irreversibilidades dos Processos Atrito. Transferência de calor através de uma diferença finita de temperatura. Expansão não-resistida de um gás ou líquido até uma pressão mais baixa. Reação química espontânea. Mistura espontânea de matéria. Fluxo de corrente elétrica através de uma resistência. Magnetização ou polarização. Deformação inelástica. Ciclo de Carnot Proposto em 1824 pelo engenheiro francês Sadi Carnot, o ciclo de Carnot é uma máquina térmica teórica que representa o modo mais eficiente que se pode obter trabalho. É um Ciclo Reversível Composto pelos seguintes processos: Compressão Adiabática Reversível. Expansão Isotérmica Reversível. Expansão Adiabática Reversível. Compressão Isotérmica Reversível. Ciclo de Potência de Carnot ƞ = 1 + 𝑞𝑠𝑎𝑖 𝑞𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎 ƞ𝑚á𝑥 = 1 − 𝑇𝑐 𝑇𝐻 𝑸𝒄 𝑸𝑯 = 𝑻𝒄 𝑻𝑯 Ciclo de Refrigeração de Carnot Ciclo de refrigeração: 𝛽𝑚á𝑥 = 𝑇𝑐 𝑇𝐻−𝑇𝑐 Bomba de calor: 𝛾𝑚á𝑥 = 𝑇𝐻 𝑇𝐻−𝑇𝑐 Desigualdade de Clausius Desenvolvida pelo físico alemão R. J. E. Clausius (1822-1888) 𝛿𝑄 𝑇 𝑓𝑟𝑜𝑛𝑡𝑒𝑖𝑟𝑎 ≤ 0 𝛿𝑄 𝑇 𝑓𝑟𝑜𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 = −𝜎𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 𝜎𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 = 0, 𝑎𝑢𝑠ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑖𝑟𝑟𝑒𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 > 0, 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑒𝑛ç𝑎 𝑑𝑒 𝑖𝑟𝑟𝑒𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 < 0, 𝑖𝑚𝑝𝑜𝑠𝑠í𝑣𝑒𝑙 Entropia e Geração de Entropia 𝑆2 − 𝑆1 = ∆𝑆 = 𝛿𝑄 𝑇 2 1 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑟𝑒𝑣𝑒𝑟𝑠í𝑣𝑒𝑙 𝑘𝐽 𝐾 𝑜𝑢 𝐵𝑡𝑢 𝑅 𝑠2 − 𝑠1 = ∆𝑠 = 𝛿𝑞 𝑇 2 1 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑟𝑒𝑣𝑒𝑟𝑠í𝑣𝑒𝑙 𝑘𝐽 𝑘𝑔 𝐾 𝑜𝑢 𝐵𝑡𝑢 𝑙𝑏 𝑅 𝑠2 − 𝑠1 = ∆𝑠 = 𝛿𝑞 𝑇 2 1 𝑓𝑟𝑜𝑛𝑡𝑒𝑖𝑟𝑎 + 𝜎 Balanço de Entropia Para sistema fechado Para sistema aberto ou volume de controle 𝑑𝑆 𝑑𝑡 = 𝑄 𝑇𝑓𝑟𝑜𝑛𝑡𝑒𝑖𝑟𝑎 + 𝜎 𝑑𝑆𝑉𝐶 𝑑𝑡 = 𝑄 𝑗 𝑇𝑗 𝑗 + 𝑚 𝑒𝑠𝑒 𝑒 − 𝑚 𝑠𝑠𝑠 𝑠 + 𝜎 𝑉𝐶 Eficiência Isoentrópica ou Isoentrópica Acessórios de Engenharia Eficiência em turbina Eficiência em bomba e compressor Eficiência em bocal ƞ𝑇 = 𝑤𝑟 𝑤𝑠 ≅ ℎ1 − ℎ2𝑟 ℎ1 − ℎ2𝑠 ƞ𝐶 = 𝑤𝑠 𝑤𝑟 ≅ ℎ2𝑠 −ℎ1 ℎ2𝑟 −ℎ1 ƞ𝐵 = 𝑤𝑠 𝑤𝑟 = 𝜗 𝑝2 − 𝑝1 ℎ2𝑟 −ℎ1 ƞ𝑏𝑜𝑐𝑎𝑙 = 𝑉2𝑟 2 𝑉2𝑠 2 ≅ ℎ1 − ℎ2𝑟 ℎ1 − ℎ2𝑠
