Segunda Lei da Termodinâmica restrita a ciclos (cont.)

Documentos relacionados
Profa.. Dra. Ana Maria Pereira Neto

Capítulo 3 A Segunda Lei da Termodinâmica

Enunciados da Segunda lei da Termodinâmica. Enunciado de Kelvin e Planck ( referente a motor térmico)

Aula 6 A 2a lei da termodinâmica Física II UNICAMP 2012

TERMODINÂMICA 3 INTRODUÇÃO AO 2º PRINCÍPIO DA TERMODINÂMICA

2ª Lei da Termodinâmica Máquinas Térmicas Refrigeradores

2º Lei da Termodinâmica. Introdução Enunciado da 2º lei Rendimento de uma máquina térmica Ciclo de Carnot

Física II FEP º Semestre de Instituto de Física - Universidade de São Paulo. Professor: Valdir Guimarães

2ª Lei da Termodinâmica. Dentre as duas leis da termodinâmica, a segunda é a. que tem maior aplicação na construção de máquinas e

27/Fev/2013 Aula 5 Segunda lei da termodinâmica Máquinas térmicas; eficiência. Formulação de Kelvin

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Termodinâmica. 2 a Lei da Termodinâmica. v. 2.1

Máquinas térmicas, refrigeradores e 2 a lei da Termodinâmica

Uma caneca de café quente não fica mais quente se for colocada numa sala fria

Aula 4 A 2ª Lei da Termodinâmica

Capítulo 10 Segunda Lei da Termodinâmica. Obs: a existência do moto perpétuo de 1ª. Espécie, criaria energia, violando a 1ª. Lei.

PROVA DE FÍSICA - 1 o TRIMESTRE 2012

Primeira Lei da Termodinâmica Trabalho, Calor e Energia Entalpia

PROVA DE FÍSICA 2º ANO - 3ª MENSAL - 2º TRIMESTRE TIPO A

EM 524 : aula 3. Capítulo 3 : Propriedades das. Substâncias Puras

Aula 02 : EM-524. Capítulo 2 : Definições e Conceitos Termodinâmicos

A equação fundamental de um estado simples pode ser considerada como uma equação que define uma superfície num espaço de configuração termodinâmica.

Módulo III Desigualdade de Clausis, Entropia, Geração de Entropia.

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Aula 12 Ciclo Otto e Ciclo Diesel

Termodinâmica. Lucy V. C. Assali

Física 20 Questões [Médio]

TERMODINÂMICA (Parte 1)

Márcio Nasser Medina Moisés André Nisenbaum

Resoluções dos exercícios propostos

Profa. Dra. Ana Maria Pereira Neto

Halliday Fundamentos de Física Volume 2

Fisica do Calor ( ) Prof. Adriano Mesquita Alencar Dep. Física Geral Instituto de Física da USP A01. Introdução

Segunda Lei da Termodinâmica

Segunda Lei da Termodinâmica

A) 2,5 B) 4 C) 5 D) 7,5 E) 10

2ª LEI, ENTROPIA E FORMALISMO TERMODINÂMICO. 1) Um gás perfeito de capacidades térmicas constantes. , ocupando inicialmente o volume V 0,

ESTUDO DOS GASES. Energia cinética de um gás. Prof. Patricia Caldana

Cap. 20 A Entropia e a Segunda Lei da Termodinâmica

Programa da cadeira Termodinâmica e Teoria Cinética

2 a Lei da Termodinâmica

Segunda e Terceira Lei da Termodinâmica Entropia Energia Livre de Gibbs

Vestibulares da UFPB Provas de Física de 94 até 98 Prof. Romero Tavares Fone: (083) Termologia

Ciclo e máquinas térmicas

Geração de Energia Elétrica

Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia

Exercício Termodinâmica (com solução comentada)

2 c) V 0 d) 2V 0 e) 3V 0. 0,02 m é submetido a uma transformação isobárica, 9 litros. 0,06 m. Nessas condições, é possível.

AULA Cronograma do curso A segunda lei da termodinâmica Resolução de questões...9

PROGRAMA DE ENSINO CÓDIGO DISCIPLINA PERÍODO IDEAL PRÉ-REQUISITO CO-REQUISITO ANUAL SEMESTRAL NÚMERO MÁXIMO DE ALUNOS POR TURMA

Física 20 Questões [Fácil]

A máquina cíclica de Stirling

ACH1014 Fundamentos de Física. Usinas térmicas. Profa Dra Patricia Targon Campana

Universidade de São Paulo Instituto de Física

Preencha a tabela a seguir, de acordo com as informações do texto.

Centro Educacional ETIP

Uma Escola Pensando em Você Aluno(a): nº Série: 2 col C Disciplina: Física. Ensino: Médio Professor: Renato Data:, de 2010

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA - EEL. Profª Drª Marivone Nunho Sousa

Primeira Lei da Termodinâmica

2.1 Breve história da termodinâmica

MÓDULOS 37 E 38 QUÍMICA. Termodinâmica I e II. Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. 1. Trabalho de expansão à pressão constante

SISTEMAS TÉRMICOS DE POTÊNCIA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ SETOR DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA TM-364 MÁQUINAS TÉRMICAS I. Máquinas Térmicas I

TERMODINÂMICA QUÍMICA

2/Mar/2016 Aula 4. 26/Fev/2016 Aula 3

1 Gases Termodinâmica

Física Experimental III. Compressão isotérmica de um gás ideal

Lista de Exercícios Solução em Sala

A máquina cíclica de Stirling

A Primeira Lei da Termodinâmica. Energia. U = variação na energia de um sistema U = U final -U inicial

Lista de exercícios 2 QB70D

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Termodinâmica. Ciclos motores a vapor

PROVA DE FÍSICA 2º ANO - 2ª MENSAL - 2º TRIMESTRE TIPO A

Entropia e a Segunda Lei da Termodinâmica II. Entropia e Temperatura. Marcos Moura & Carlos Eduardo Aguiar

Conceitos Básicos sobre gases

TERMODINÂMICA. Radiação Solar. Anjo Albuquerque

Nota: Campus JK. TMFA Termodinâmica Aplicada

Energética Industrial

Aluno (a): nº: Professor: Fernanda Tonetto Surmas Data: / /2015 Turma: ORIENTAÇÕES DE ESTUDO REC 2º TRI

Aplicações das Relações de Maxwell

Professora : Elisângela Moraes

Equações de estado para a fase vapor de uma substância simples

SISTEMAS TÉRMICOS DE POTÊNCIA

PME 2378 INTRODUÇÃO ÀS CIÊNCIAS TÉRMICAS

A Seta do Tempo e o Ensino da 2ª Lei da Termodinâmica

Resolução da 1ª Prova de Física II Unificada do Período UFRJ. Assuntos: Termodinâmica, Hidrodinâmica e Hidrostática.

Módulo I Ciclo Rankine Ideal

MÓDULOS 37 E 38 QUÍMICA. Termodinâmica I e II. Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. 1. Trabalho de expansão à pressão constante

11/Mar/2016 Aula 7 Entropia Variação da entropia em processos reversíveis Entropia e os gases ideais

CAPÍTULO 4 Processos e máquinas térmicas

Aula 6 Transferências de energia

2 Motor de Combustão Interna 2.1. Considerações Gerais

A Segunda Lei da Termodinâmica

Entropia e Segunda Lei

Física II-P1 INTRODUÇÃO 1 ENTROPIA

EXERCICIOS PARA A LISTA 3 CAPÍTULO 17 TRABALHO, CALOR E A 1ª LEI DA TERMODINAMICA. NOME: Turma:

Física Geral e Experimental -3 Termodinâmica. Prof. Ettore Baldini-Neto

MODELAGEM MATEMÁTICA DE SISTEMAS PNEUMÁTICOS

Graça Meireles. Física -10º ano. Física -10º ano 2

Aula 7 Refrigeração e bombeamento de calor

Resultado pretendido ws,total. Necessário fornecer q. Resultado pretendido = = = Necessário fornecer. = = q h h H 3 2

CAPITULO 2 A Primeira lei da termodinâmica

Transcrição:

UNIVERSIDADE DE SÃO PAUO ESCOA DE ENGENARIA DE SÃO CAROS Núcleo de Engenharia érmica e Fluidos ermodinâmica I (SEM0233) Prof. Oscar M.. Rodriguez Segunda ei da ermodinâmica restrita a ciclos (cont.) O processo reversível Se é impossível obter um motor térmico com 100% de eficiência, qual é a máxima eficiência que pode ser obtida??? A eficiência máxima é obtida através de um processo ideal, chamado processo reversível. Um processo reversível, uma vez ocorrido, pode ser revertido e, assim, não acarretará qualquer mudança tanto no sistema quanto na vizinhança. Observação: ainda η < 1). Exemplos: 1. Processo irreversível 2. Processo reversível

UNIVERSIDADE DE SÃO PAUO ESCOA DE ENGENARIA DE SÃO CAROS Núcleo de Engenharia érmica e Fluidos ermodinâmica I (SEM0233) Prof. Oscar M.. Rodriguez Fatores que tornam irreversível um processo 1. Fricção fricção por deslizamento, bem como fricção no escoamento de fluidos 2. Expansão não resistida de um gás ou líquido para uma pressão menor 3. ransferência de calor através de uma diferença de temperaturas finita 4. Mistura espontânea de substâncias diferentes ou em diferentes estados 5. Reação química espontânea 6. Fluxo de corrente elétrica através de uma resistência 7. magnetização ou polarização com histerese 8. Deformação inelástica

UNIVERSIDADE DE SÃO PAUO ESCOA DE ENGENARIA DE SÃO CAROS Núcleo de Engenharia érmica e Fluidos ermodinâmica I (SEM0233) Prof. Oscar M.. Rodriguez O ciclo de Carnot Vamos fazer uma experiência fictícia com uma máquina hipotética reversível. O motor térmico utilizará gás ideal como fluido de trabalho e realizará os seguintes processos: 1- Calor escoa isotermicamente de um sistema A, à temperatura A, para o gás ideal contido num sistema pistão cilindro à temperatura constante; o gás é expandido isotermicamente (cai a pressão), mantendo A constante. 2- O gás está agora isolado termicamente do sistema A; então, permitimos ao gás se expandir adiabáticamente e de forma reversível até uma pressão ainda mais baixa e uma temperatura mais baixa B. 3- Nesta baixa temperatura, B, o gás ideal contido no sistema pistão cilindro é ligado a um sistema B, à temperatura B, e calor escoa isotermicamente do gás ideal para o sistema B; o gás é comprimido isotermicamente (aumenta a pressão) mantendo B constante. 4- O gás ideal é agora isolado termicamente do sistema B e comprimido adiabática e reversivelmente até sua pressão e temperatura originais ( A ).

UNIVERSIDADE DE SÃO PAUO ESCOA DE ENGENARIA DE SÃO CAROS Núcleo de Engenharia érmica e Fluidos ermodinâmica I (SEM0233) Prof. Oscar M.. Rodriguez Maquina térmica usada para explicar o ciclo de Carnot P A 1 Compressão Adiabática Isotérmica 2 4 Isotérmica Expansão Adiabática A B 3 B Ciclo de Carnot (quadro negro)

UNIVERSIDADE DE SÃO PAUO ESCOA DE ENGENARIA DE SÃO CAROS Núcleo de Engenharia érmica e Fluidos ermodinâmica I (SEM0233) Prof. Oscar M.. Rodriguez Concluimos que o rendimento térmico do ciclo de Carnot descrito acima pode ser expresso em função das temperaturas absolutas: η térmico 1 1 Observações sobre o ciclo de Carnot: Admitimos que o motor térmico acima funciona segundo um ciclo, no qual todos os processos são reversíveis, se cada processo é reversível, o ciclo é também reversível revertendo-se o ciclo, o motor térmico se transforma num refrigerador Este ciclo é conhecido como o ciclo de Carnot (Eng. Nicolas eonard Carnot, 1796-1832)

UNIVERSIDADE DE SÃO PAUO ESCOA DE ENGENARIA DE SÃO CAROS Núcleo de Engenharia érmica e Fluidos ermodinâmica I (SEM0233) Prof. Oscar M.. Rodriguez Portanto, o ciclo de Carnot tem sempre os mesmos quatro processos básicos: 1. Um processo isotérmico reversível, no qual calor é transferido para ou do reservatório a alta temperatura 2. Um processo adiabático reversível, no qual a temperatura do fluido de trabalho diminui desde a do reservatório de alta temperatura até a do outro reservatório 3. Um processo isotérmico reversível, no qual calor é transferido para ou do reservatório a baixa temperatura 4. Um processo adiabático reversível, no qual a temperatura do fluido de trabalho aumenta desde a do reservatório de baixa temperatura até a do outro reservatório eoremas do rendimento do ciclo de Carnot: Primeiro teorema: É impossível construir um motor que opere entre dois reservatórios térmicos dados e que seja mais eficiente que um motor reversível operando entre os mesmos dois reservatórios. Segundo teorema: odos os motores que operam segundo o ciclo de Carnot e entre dois reservatórios térmicos apresentam o mesmo rendimento térmico.

UNIVERSIDADE DE SÃO PAUO ESCOA DE ENGENARIA DE SÃO CAROS Núcleo de Engenharia érmica e Fluidos ermodinâmica I (SEM0233) Prof. Oscar M.. Rodriguez A escala termodinâmica de temperatura Reconhecendo que a eficiência de um ciclo Carnot é depende somente das temperaturas dos reservatórios térmicos, podemos escrever: η térmico 1 1 ψ (, ) ord Kelvin propôs a seguinte relação funcional para a escala termodinâmica de temperatura: Assim, o rendimento térmico de um ciclo de Carnot pode ser expresso em função das temperaturas absolutas: η térmico 1 1

UNIVERSIDADE DE SÃO PAUO ESCOA DE ENGENARIA DE SÃO CAROS Núcleo de Engenharia érmica e Fluidos ermodinâmica I (SEM0233) Prof. Oscar M.. Rodriguez Imaginemos um motor térmico, cujo rendimento é conhecido e é 0,268, operando segundo um ciclo de Carnot entre a temperatura do ponto de evaporação da água e a temperatura do ponto de fusão do gelo η térmico 0,268 1 1 fusão do gelo evap.água (1) A segunda equação provém da escolha da grandeza do grau na escala termodinâmica de temperatura; escolhendo o grau Celsius: 100 (2) evap. água fusão do gelo Resolvendo o sistema, obtemos: evap. água 373,15 K e fusão do gelo 273,15 K Assim, ( ) o C + 273,15 ( K)