Entropia e Segunda Lei da termodinâmica

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1 Entropia e Segunda Lei da termodinâmica Todas as Leis física estudadas até agora são leis de conservação : energia, momento linear, momento angular, etc Segunda Lei da Termodinâmica (inequação) O calor vai de um corpo fqente para um corpo frio Aumento de entropia Direção do tempo Máquinas Térmicas

2 Máquinas térmicas: Calor Trabalho mecânico

3 È um dispositivo que transforma calor em trabalho o energia mecânica Reservatório térmico: Corpo que ao dar ou receber uma quantidade de calor não sofre variação apreciável de temperatura Partes de uma máquina térmica: 1. Substância de trabalho: Substância que sofre os processos termodinâmicos 2. Reservatório quente: De onde a substância de trabalho retira calor 3. Reservatório frio: Para onde a substância de trabalho deposita o calor que sobra, após realizar trabalho

4 Exemplos de máquinas térmicas: Máquina de vapor Motor de combustão interna Nos casos mais simples a substância de trabalho sofre m processo cíclico

5 Máquina térmica e eficiência térmica: 2da Lei da termodiâmica Enunciado de Kelvin: È impossível realizar um processo cujo único efeito seja remover calor de um reservatório térmico e produzir uma quantidade equivalente de trabalho

6 Máquina térmica inversa (refrigerador) 2da Lei da termodiâmica Enunciado de Clausius È impossível realizar um processo cujo único efeito seja trasferir calor de um corpo mais frio para um corpo mais quente

7 Ciclos de Carnot: Se a eficiência nunca é o 100%, qual seria a máxima eficiência de uma máquina térmica? 1. Todos os processos são irreversíveis perdem calor (atrito, viscodiade, etc) 2. Os únicos processos onde não há despedício de calor são os processos reversíveis Máxima eficiência Processos abiabáticos. Processos isotérmicos com as fontes (reservatórios térmicos ).

8 Uma máquina térmica que opere um ciclo de Carnot é chama de máquina de Carnot. TEOREMA DE CARNOT: Sejam duas fontes térmicas : 1. Nenhuma máquina térmica que opere entre essas duas fontes pode ter eficiência superior ao de uma máquina de Carnot 2. Todas as máquinas de Carnot que operem entre essas duas fontes terão a mesma eficiência

9 PARA UM GÀS IDEAL Processo ab: Processo bc e da: Processo cd: Em uma máquina de Carnot, a eficiência depende apenas das temperaturas das fontes!!!

10 TEOREMA DE CLAUSIUS Dado um cicllo C, a relação : È válida. A igualdade acontece para processos rerversíveis e a desigualdade para o caso de processos irreversíveis. Demostração: 1. Para uma máquina térmica com eficiência máxima (processos reversíveis): 2. Para uma máquina térmica qualquer (processos irreversíveis):

11 3. Para um processo qualquer if: UMA NOVA VARIÁVEL TERMODINÂMICA: ENTROPIA Seja o ciclo termodinâmico: Para um processo reversível: i f A quantidade : é independente do processo

12 DEFINIÇÃO DA ENTROPIA: S: ENTROPIA Unidade: J/K Infinitesimalmente: Para um processo irreversível (vermelho): i f Infinitesimalmente:

13 SEGUNDA LEI DA TERMODIÂMICA (3er enunciado): A entropia de um sistema termicamente isolado sempre aumenta. quando ocorrem processos irreversíveis e não se altera quando ocorrem processos reversíveis Em todo processo natural a entropia aumenta de calor. Existe geração ENTROPIA AUMENTO DO GRAU DESORDEM DE UM SISTEMA O grau de desordem de um sistema sempre aumenta MÁXIMA ENTROPIA ESTADO DE EQUILIBRIO DO SISTEMA

14 CASOS PARTICULARES: Processo adiabático: Tansição de fase: Fluido incomprenssível sem dilatação: Gás ideal: