2ª Lei da Termodinâmica

Prof. Matheus Fontanelle Pereira

Introdução

Trabalho poderia ser obtido.

Oportunidades de gerar trabalho

Qual é o máximo valor teórico do trabalho que poderia ser obtido?

Quais são os fatores que poderiam impedir a realização do valor máximo?

Enunciado de Clausius

É impossivel construir um dispositivo que opere segundo um ciclo e que não produza outros efeitos, além da transferência de calor de um corpo quente para um corpo frio.

Enunciado de Kelvin-Plank

É impossivel construir um dispositivo que opere num ciclo termodinâmico e que não produza outros efeitos além do levantamento de um peso e troca de calor com um único reservatório térmico.

Identificando Irreversibilidades

Um dos importantes usos da 2ª Lei é a determinação da máxima eficiencia teórica de sistemas. E comparando a eficiencia de um sistema real com a máxima eficiencia teorica, podemos saber o quanto podemos melhorar nosso sistema.

No entanto, a máxima eficiencia teorica é avaliada através de processos idealizados, os quais diferem dos processos reais pela ausência das irreversibilidades.

Processos Irreversíveis

Um processo é dito irreversivel se o sistema e sua vizinhança não puderem voltar ao estado inicial após o processo ter ocorrido.

Já um processo é dito reversivel se o sistema e sua vizinhança puderem voltar ao estado inicial após o processo ter ocorrido.

Exemplos de irreversibilidades

transferência de calor de um corpo quente para um corpo frio

expansão não-restringida de um gás ou líquido para uma baixa pressão

reações químicas espontâneas

fricção – tanto entre superfícies sólidas como em escoamento de fluidos

corrente elétrica através de uma resistência

deformações inelásticas

Processos Reversíveis

Na prática, processos reversiveis não existem, eles são apenas idealizados.

No entanto, existem processos que se aproximam de processos reversiveis, tais como:

• Um pendulo oscilando num espaço evacuado• Um sistema cilindro-pistão contendo um gas sendo adiabaticamente expandido

e comprimido com minimo atrito entre cilindro-pistão.

Aplicação da 2ª Lei para Ciclos termodinâmicos

Corolários de Carnot

A eficiencia termica de um ciclo de potencia irreversivel é sempre menor que a eficiencia de um ciclo de potencia reversivel operando entre os mesmo reservatórios térmicos.

todos os ciclos de potencia reversiveis operando entre os mesmos reservatorios possuem a mesma eficiencia térmica.

Ciclos de Refrigeração e Bombas de Calor

Escala Kelvin de Temperatura

A transferencia de calor entre os reservatorios só depende da diferença de temperatura entre eles.

Eficiencia máxima dos ciclos em função da Temperatura dos Reservatórios

Ciclos Motores Ciclos Refrigeradores