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Termodinâmica 
Tema 9 - Ciclo de Carnot 
 
 
2ª Lei da termodinâmica 
• Um ciclo em que determinada quantidade de calor é recebida pelo 
sistema e uma quantidade de trabalho é cedida, satisfaz a 1ª Lei. 
Todavia, nem sempre essa condição é válida para que tal ciclo 
ocorra. Um ciclo somente ocorrerá, de fato, se tanto a 1ª Lei 
quanto a 2ª Lei da Termodinâmica forem satisfeitas. 
• Em um sentido amplo, a 2ª Lei indica que todos os processos 
conhecidos ocorrem num certo sentido e não no oposto. Uma 
xícara de café quente esfria em virtude da transferência de calor 
para o ambiente, porém calor não será transferido do ambiente, 
que apresenta temperatura mais baixa que o café, para a xícara. 
 
Processo reversível é irreversível 
• Irreversível → se o sistema e todas as partes que compõem 
suas vizinhanças não puderem ser restabelecidos exatamente 
aos seus respectivos estados iniciais após a ocorrência do 
processo; 
• Reversível → tanto o sistema quanto suas vizinhanças puderem 
retornar aos seus estados iniciais. 
Exemplo de reversibilidade 
• Retirando os pesos, um de cada vez, fazendo-os deslizar horizontalmente e 
permitindo que o gás expanda e realize um trabalho correspondente ao 
levantamento dos pesos que ainda permanecem sobre o êmbolo. 
• Processo pode ser invertido pois em cada nível do êmbolo haverá um pequeno peso 
que está exatamente no nível da plataforma e pode ser colocado sem requerer 
trabalho. 
• Tanto o sistema como o meio retornam ao mesmo estado que estavam inicialmente. 
Exemplo de irreversibilidade 
• Exemplo expansão não resistida: 
Gás separado do vácuo por uma membrana; 
Membrana se rompe e o gás ocupa todo o recipiente; 
O processo para recolocar o sistema no seu estado original envolve a compressão e a 
transferência de calor do gás. Como trabalho e transferência de calor implicam numa 
mudança do meio, o meio não retorna ao seu estado inicial. 
Exemplo de irreversibilidade 
• Transferência de calor com diferença finita de temperatura 
A única maneira pela qual o sistema pode retornar ao seu estado 
inicial é utilizando um refrigerador, que requer trabalho do meio 
e transferência de calor para o meio. Como o meio não retorna 
ao seu estado original, o processo é irreversível. 
 
Para ser um processo reversível a diferença entre as 
temperaturas dos corpos tende a zero, ou seja, diferença 
infinitesimal de temperatura. 
Ciclo de Carnot 
• Considere um determinado motor 
térmico que opera entre dois 
reservatórios térmicos conhecidos, e 
funcione segundo um ciclo no qual todos 
os processos são reversíveis. 
• Se cada processo é reversível, o ciclo 
também é reversível e, se o ciclo for 
invertido, o motor térmico se transforma 
em um refrigerador. Esse ciclo descrito é 
conhecido como Ciclo de Carnot. 
 
Ciclo de Carnot 
Tem sempre os mesmos quatro 
processos básicos: expansão isotérmica, 
expansão adiabática, compressão 
isotérmica e compressão adiabática. 
 isotérmico reversível- calor é 
transferido para ou do reservatório a 
alta temperatura. 
 adiabático reversível - a temperatura 
do fluido de trabalho diminui ou 
aumenta . 
Ciclo de Carnot 
• Este ciclo permitiu o advento de dois teoremas relativos ao 
rendimento térmico do próprio Ciclo: 
 1º Teorema – é impossível construir um motor térmico que opere entre dois 
reservatórios térmicos e que seja mais eficiente que um motor reversível 
operando entre os mesmos dois reservatórios. 
 2º Teorema – todos os motores que operam segundo um ciclo de Carnot e entre 
dois reservatórios térmicos apresentam o mesmo rendimento térmico. 
• Assim, podemos determinar um rendimento máximo baseado em Carnot como: 
 
𝜂𝐶𝑎𝑟𝑛𝑜𝑡 =
𝑇𝑞 − 𝑇𝑓
𝑇𝑞
= 1 −
𝑇𝑓
𝑇𝑞
 
 
Aplicação 
A figura mostra o esquema de uma máquina térmica que opera entre um reservatório térmico 
a 550°C e o ambiente (300K). A taxa de transferência de calor do reservatório a alta 
temperatura para a máquina é 1 MW e a potência da máquina, ou seja, a taxa de realização de 
trabalho é 450 kW. Calcule o valor da taxa de transferência de calor para o ambiente e 
determine a eficiência desta máquina térmica. Compare estes valores com os relativos a uma 
máquina térmica de Carnot que opera entre os mesmos reservatórios térmicos. 
Exemplo 2 
Uma máquina que opera em ciclo de Carnot tem a temperatura 
de sua fonte quente igual a 330°C e fonte fria à 10 °C. Qual é o 
rendimento dessa máquina? 
 
Exemplo 3 
Determine o trabalho realizado por uma máquina de Carnot que 
recebe 2000 J de calor de uma fonte quente e trabalha sob as 
temperaturas de 400 K e 700 K