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Isovolumétrica
Transformação
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Se o sistema recebeu 200 calorias e 1 cal =4Joules,
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δ=150 J.
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02.Enquanto se expande, um gás recebe o calor
Q=100J e realiza o trabalho δ=70J. Ao final do
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2 Lei da Termodinâmica
O ‘Moto Perpetuum’
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Entrada: Calor Q Energia Saída
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NÃO!! Viola a
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 Não é possível transformar calor de uma fonte
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DEVE haver perdas.
 A perda de calor para uma fonte fria não é
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Por exemplo:
 Um carro tem rendimento de
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 Isso significa que de cada 100L de gasolina que
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Resumindo...
 A 2ª Lei da Termodinâmica diz que:
 Não é possível transformar todo o calor em trabalho;
sempre haverão pe...
1) Uma máquina térmica de Carnot recebe de uma fonte quente 1000
cal por ciclo. Sendo as temperaturas das fontes quente e ...
Convertendo as medidas, temos:
T1 = 427 + 273 = 700 K
T2 = 127 + 273 = 400 K
Q1 = 1000 cal= 1000 . 4,2 = 4200 J
a) cálculo...
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Apresentação ana cristina(1)

  1. 1. A ideia de aproveitar o calor para produzir movimento (trabalho) é bem antiga. Heron de Alexandria (10 d.C. a 70 d.C.) já propunha em sua eolípila tal aproveitamento. Esta ideia ganhou a forma de máquinas térmicas e revolucionou, na segunda metade do século XVIII, a maneira pela qual as pessoas se relacionam e produzem seus bens.
  2. 2. Esta ideia ganhou a forma de máquinas térmicas e revolucionou, na segunda metade do século XVIII, a maneira pela qual as pessoas se relacionam e produzem seus bens.
  3. 3. Ao aquecer, o gás se expande empurrando o êmbolo para cima. Notamos que o calor fornecido ao gás produziu trabalho, ao mover o êmbolo, e fez aumentar a temperatura do gás. Isto demonstra que a energia se conservou. A energia na forma de calor transformou-se em outros tipos de energia. A primeira lei da Termodinâmica corresponde, na verdade, ao princípio da conservação da energia. Assim, o calor fornecido ou retirado (Q) de um sistema resultará na realização de trabalho (δ) e na variação da energia interna do sistema (∆U). Q = δ + ∆U
  4. 4. Quando o gás se expande temos uma variação de volume positiva (∆V>0). Então dizemos que o gás realizou trabalho (δ>0), pois é a força do gás que desloca o êmbolo. Quando o gás é comprimido temos uma variação de volume negativa (∆V<0). Então dizemos que o trabalho foi realizado sobre o gás (δ<0), pois uma força externa desloca o êmbolo. F
  5. 5. A energia interna de um gás está diretamente relacionada com sua temperatura. Assim, uma variação na temperatura do gás indicará variação de sua energia interna (∆U). TRn 2 3 U ΔTRn 2 3 ΔU n – número de mols do gás. R – constante universal dos gases (8,31 J/mol.K) T – temperatura do gás
  6. 6. Numa transformação isovolumétrica, todo calor recebido ou cedido(Q) pelo gás será transformado em variação da sua energia interna (∆U) . Como não há variação de volume, também não há realização de trabalho (δ). Calor recebidoCalor cedido
  7. 7. Numa transformação adiabática, não ocorre troca de calor (Q) do gás com seu entorno. Assim, todo trabalho(δ) realizado pelo gás (δ>0) ou sobre o gás (δ<0) resultará na variação de energia interna(∆U). Quando o trabalho é positivo (realizado pelo gás) observamos uma diminuição da temperatura. Quando o trabalho é negativo (realizado sobre o gás) observamos um aumento na temperatura. (clique para ver animação e fique atento a marcação do termômetro)
  8. 8. Transformação Isovolumétrica Transformação Adiabática
  9. 9. 01. Transfere-se calor a um sistema, num total de 200 calorias. Verifica-se que o sistema se expande, realizando um trabalho de 150 joules, e que sua energia interna aumenta. a) Considerando 1 cal = 4J calcule a quantidade de energia transferida ao sistema, em joules. b) Utilizando a primeira lei da termodinâmica, calcule a variação de energia interna desse sistema.
  10. 10. Se o sistema recebeu 200 calorias e 1 cal =4Joules, então a energia recebida em Joules será... Q=200x4J Q=800J
  11. 11. B) O problema informa que o sistema recebeu Q=800 J e realizou um trabalho δ=150 J. Pelo que afirma o princípio da conservação de energia que corresponde a 1ª lei da Termodinâmica, todo calor trocado resultará em trabalho e variação da energia interna. Logo... Q = δ + ∆U 800 = 150 + ∆U 800 - 150 = ∆U ∆U = 650 J
  12. 12. 02.Enquanto se expande, um gás recebe o calor Q=100J e realiza o trabalho δ=70J. Ao final do processo, podemos afirmar que a energia interna do gás a) aumentou 170 J. b) aumentou 100 J. c) aumentou 30 J. d) diminuiu 70 J. e) diminuiu 30 ∆U = Q + δ ∆U = 100 + 70 100-70 = ∆U ∆U = 30 J
  13. 13. 2 Lei da Termodinâmica
  14. 14. O ‘Moto Perpetuum’ Máquina Entrada: Calor Q Energia Saída Saída: trabalho Tipo 1: produz mais energia que recebe, usa parte para funcionar para sempre! Viola a 1ª Lei da Termodinâmica: = Q - U, se U=0  ≤ Q sempre! Máquina Energia SaídaSaída: trabalho Entrada: Calor Q Tipo 2: produz a mesma energia que recebe para funcionar para sempre! Será que é possível??
  15. 15. NÃO!! Viola a 2ª Lei da Termodinâmica!  Não é possível transformar calor de uma fonte quente (Qq) em trabalho (τ) sem haver perdas para uma fonte fria (Qf)! (1ª forma da 2a lei)  As perdas podem ser reduzidas, mas NUNCA eliminadas totalmente! É uma lei da natureza... Máquina Saída: trabalhoEntrada: Calor Qq Perdas: Calor Qf
  16. 16. DEVE haver perdas.  A perda de calor para uma fonte fria não é uma fatalidade... É UMA NECESSIDADE!  Para que haja trabalho deve haver fluxo de energia; e para que haja esse fluxo deve haver um desequilíbrio térmico. (2ª forma da 2ª Lei)  Se não houver desequilíbrio físico não há fluxo de energia; se não houver fluxo, não há trabalho.  É como uma roda d’água numa cachoeira: sem o desnível, teria como rodar? Fonte Quente Calor Fonte Fria trabalho Tq > Tf trabalho Altura maior Altura menor
  17. 17. Por exemplo:  Um carro tem rendimento de 0,3 = 30%.  Isso significa que de cada 100L de gasolina que consome (fonte quente), 30L apenas são transformados em trabalho e o resto vai para o meio ambiente (fonte fria). Carro Utilizado (trabalho): 30LEntrada: 100L Perdas: 70L
  18. 18. Resumindo...  A 2ª Lei da Termodinâmica diz que:  Não é possível transformar todo o calor em trabalho; sempre haverão perdas.  Para haver trabalho deve haver um desequilíbrio físico que gere um fluxo de energia.  O rendimento de uma máquina nunca será igual a 1, por mais “perfeita” que seja.
  19. 19. 1) Uma máquina térmica de Carnot recebe de uma fonte quente 1000 cal por ciclo. Sendo as temperaturas das fontes quente e fria, respectivamente, 127 °C e 427 °C, determinar a) o rendimento da máquina b) o trabalho, em joules, realizado pela máquina em cada ciclo c) a quantidade de calor, em joules, rejeitada para a fonte fria Usar como equivalência 1 cal = 4,2 J
  20. 20. Convertendo as medidas, temos: T1 = 427 + 273 = 700 K T2 = 127 + 273 = 400 K Q1 = 1000 cal= 1000 . 4,2 = 4200 J a) cálculo do rendimento Como Q2 / Q1 = T2 / T1 , podemos calcular = 1 - T2 / T1 Logo, h = 1 – 400 / 700 = 1 - 0,57 = 0,43 = 43% b) cálculo do trabalho em cada ciclo Sabemos que: = / Q1 é 0,43 = / 4200 é = 4200 . 0,43 = 1806 J c) cálculo da quantidade de calor rejeitada. Sabemos que = Q1 - Q2 é 1806 = 4200 - Q2 Q2 = 4200 – 1806 = 2394 J

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