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24.4 – A Segunda Lei da Termodinâmica

24.4 – A Segunda Lei da Termodinâmica. A entropia de um sistema fechado nunca diminui : permanece constante em processos reversíveis e aumenta em processos irreversíveis. OU. “A entropia do universo tende a um máximo ” Rudolf Clausius , 24 de abril de 1865. Rudolph Clausius

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24.4 – A Segunda Lei da Termodinâmica

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Presentation Transcript

  1. 24.4 – A Segunda Lei da Termodinâmica A entropia de um sistemafechadonuncadiminui: permanececonstanteemprocessosreversíveis e aumentaemprocessosirreversíveis OU “A entropia do universotende a um máximo” Rudolf Clausius, 24 de abril de 1865 Rudolph Clausius (1822-1888)

  2. Vamosanalisar a compressãoisotérmicareversível: W Variação de entropiado gás: Vamossupor Assim: Assim: (isotérmico) Q A entropia do gásdiminui. Isso viola a 2a Lei? Não, pois o gásnão é um sistemaisolado: estáemcontatotérmico com o reservatório Reservatório a temperatura T Variação de entropiado reservatório: Variação de entropia do “universo” (gás +reservatório): (processoreversível)

  3. 24.5 e 24.6 – Máquinastérmicas e refrigeradores W Enunciado de Kelvin da 2a. Lei: “Não é possívelconceber um processocujoúnicoefeito é transformarcalorcompletamenteemtrabalho” Mas e o processo de expansãoisotérmica de um gás??? Calor é transformadocompletamenteemtrabalho, masestenão é o únicoefeito: hátambémexpansão do gás Q Para quenãohajanenhumoutroefeito, dispositivodeveoperarem um ciclo: máquinatérmica Reservatório a temperatura T

  4. Máquinatérmica: Recebecalor de umafontequente, realizatrabalho e rejeitacalorparaumafontefria Em um ciclo: Eficiência: Máquina QC TC Máquinatérmicaperfeita: Eficiência de 100% 2ª Lei: Não existem máquinas térmicas perfeitas

  5. Equivalência entre osenunciados da 2a. Lei: cálculo da variação de entropiaem um ciclo de umamáquinaperfeita (em um ciclo) (viola o enunciado da 2a. Lei peloprincípio da entropia)

  6. Aparentementeissonãoimpediu a buscapeloschamados “motosperpétuos”… Visite o museu (virtual) das máquinas que não funcionam: http://www.lhup.edu/%7Edsimanek/museum/unwork.htm

  7. Exemplo: Máquina de Stirling (operando com um gás ideal) Cálculo da eficiência(quadro-negro): http://web.mit.edu/2.670/www/spotlight_2005/engine_anim.html Kit LADIF: motor de Stirling

  8. Dois moles

  9. Refrigerador: Máquinatérmicaoperandoemsentidoreverso Coeficiente de desempenho: QC QC TC TC Refrigeradorperfeito Enunciado de Clausius da 2a. Lei: “Não é possívelconceber um processocujoúnicoefeito é transferircalor de um corpofriopara um corpoquente” (ou “nãoexistemrefrigeradoresperfeitos”)

  10. Equivalência entre osenunciados de Clausius e Kelvin: Nãoexistemmáquinastérmicasperfeitas Nãoexistemrefrigeradoresperfeitos Mostraremosque se (1) for violado, (2) tambémserá: Máquinaperfeitaalimentando um refrigerador real = refrigeradorperfeito!

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