Resumo 2ª Lei - Termodinâmica

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Atividades Física
Pesquisa_2ª Lei Termodinâmica
Preparado por Angela Maria dos Santos
1) Explique a 2ª Lei da Termodinâmica.
A segunda lei da termodinâmica ou segundo princípio da termodinâmica expressa, de uma forma concisa, que "a quantidade de entropia de qualquer sistema isolado termodinamicamente tende a incrementar-se com o tempo, até alcançar um valor máximo". Mais sensivelmente, quando uma parte de um sistema fechado interage com outra parte, a energia tende a dividir-se por igual, até que o sistema alcance um equilíbrio termodinâmico.
Enquanto a primeira lei da termodinâmica estabelece a conservação de energia em qualquer transformação, a segunda lei estabelece condições para que as transformações termodinâmicas possam ocorrer espontaneamente. Historicamente, a segunda lei foi estabelecida como um axioma, relacionado com a transformação de calor em trabalho em processos cíclicos. 
2) O que é Entropia?
A entropia (unidade [J/K] (joules por kelvin), é uma grandeza termodinâmica que mede o grau de liberdade molecular de um sistema, e está associado ao seu número de configurações (microestados), ou seja, de quantas maneiras as partículas (átomos, íons ou moléculas) podem se distribuir em níveis energéticos quantizados, incluindo translacionais, vibracionais, rotacionais, e eletrônicos. Entropia também é geralmente associada a aleatoriedade, dispersão de matéria e energia, e "desordem" de um sistema termodinâmico. Assim, a entropia é a entidade física que rege a segunda lei da termodinâmica,
3) Explique o conceito de máquinas térmicas. 
Máquina térmica, em termodinâmica, é aquela integrada num sistema que realiza a conversão de calor (energia térmica) em trabalho mecânico. Isto se dá quando uma fonte de calor leva uma substância de um estado de baixa temperatura para um estado de temperatura mais alta. A substância (normalmente gás ou vapor em expansão térmica) transfere essa energia através de sua expansão no interior da máquina térmica acionando o sistema mecânico (pistão, rotor ou outro) e realizando trabalho. Durante essa expansão, a substância perde calor para o meio. 
4) Como podemos estabelecer o rendimento de uma máquina térmica?
O rendimento das máquinas térmicas pode ser, de uma maneira geral, a razão entre o trabalho total e o trabalho (ou calor) necessário para que ela funcione, ou seja, é o que se obtém pelo que se dá de trabalho. {\displaystyle Q_{2}=80}
5) O que é Potência de uma máquina térmica?
potência é a grandeza que determina a quantidade de energia concedida por uma fonte a cada unidade de tempo. Em outros termos, potência é a rapidez com a qual uma certa quantidade de energia é transformada ou é a rapidez com que o trabalho é realizado. Sua unidade no Sistema Internacional de Unidades é o watt.
6) O que é refrigerador? Qual seu princípio de funcionamento?
Refrigerador (geladeira) é um utensílio eletrodoméstico utilizado na conservação de alimentos. O termo frigorífico é usado no Brasil para designar geladeiras de grande porte.
O funcionamento de um frigorífico baseia-se em três princípios:
1. O calor transfere-se das zonas quentes para as zonas frias (ou menos quentes).
2. A pressão é proporcional à temperatura. Ou seja, aumentando a pressão, aumenta-se a temperatura.
3. A evaporação de um líquido retira calor. Fenômeno análogo à sensação de frescura sentida pela evaporação de álcool sobre a pele, ou pela transpiração.
No interior de cada refrigerador existe uma serpentina oculta (evaporizador) onde circula um gás muito frio (-37 °C). O calor dos alimentos é transferido para este gás que vai aquecendo à medida que percorre a serpentina. Para transferir esse calor para o exterior usa-se um compressor que ao aumentar a pressão ao gás, aumenta-lhe a temperatura. Este gás aquecido segue para o condensador (a serpentina visível na parte traseira do frigorífico), onde troca calor com o ar exterior, arrefecendo o gás e condensando-o. O líquido refrigerador passa então por uma válvula de expansão ou garganta, que provoca um abaixamento brusco na pressão e consequente evaporação instantânea e auto-arrefecimento. Este gás frio entra no frigorífico e completa-se o ciclo termodinâmico.
Conforme descrito acima no item 2, o funcionamento está baseado no princípio dos gases perfeitos (ou gás ideal) e na Lei de Boyle-Mariotte. Seguindo estas regras, se um gás for comprimido (aumentando sua pressão), o mesmo irá aquecer. O efeito contrário ocorre quando esta pressão diminui, isto é, o gás sofre uma queda de temperatura. A finalidade do compressor é basicamente esta, comprimir o gás para aquecê-lo e empurrá-lo para a serpentina onde ocorre a troca de calor. Quando chega à placa evaporadora, onde está a válvula de expansão, ocorre uma queda brusca da pressão, acompanhada também de uma queda na temperatura.
Alguns frigoríficos não utilizam energia elétrica, mas energia térmica, queimando querosene, diesel ou qualquer forma de geração de calor. 
7) Explique o ciclo de Carnot.
Ciclo de Carnot é o ciclo executado pela máquina de Carnot, idealizada pelo engenheiro francês Carnot. Funcionando entre duas transformações isotérmicas e duas adiabáticas alternadamente, permite menor perda de energia (Calor) para o meio externo (fonte fria).