O documento resume a Segunda Lei da Termodinâmica. A lei estabelece que (1) não é possível converter todo o calor em trabalho sem perdas para uma fonte fria, e (2) para haver fluxo de energia e trabalho, deve haver um desequilíbrio térmico entre fontes quente e fria. O rendimento máximo de qualquer máquina térmica é dado pela fórmula de Sadi Carnot e nunca pode ser 100% devido a essas perdas inevitáveis.

1. A 2ª Lei da Termodinâmica A Base das Leis da Física Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com

2. O ‘Moto Perpetuum’ <1800: busca pelo moto perpetuum = movimento perpétuo. 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! Tipo 2: produz a mesma energia que recebe para funcionar para sempre! Será que é possível?? Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com Máquina Entrada: Calor Q Energia Saída Saída: trabalho  Máquina Energia Saída Saída: trabalho  Entrada: Calor Q

3. NÃÃÃOO!! Viola a 2ª Lei da Termodinâmica! Não é possível transformar calor de uma fonte quente ( Q q ) em trabalho ( τ ) sem haver perdas para uma fonte fria ( Q f )! (1ª forma da 2a lei) As perdas podem ser reduzidas, mas NUNCA eliminadas totalmente! É uma lei da natureza... Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com Máquina Saída: trabalho  Entrada: Calor Q q Perdas: Calor Q f

4. 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? Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com Fonte Quente Calor Fonte Fria trabalho Tq > Tf trabalho Altura maior Altura menor

5. Rendimento das Máquinas O Rendimento η (letra grega “eta”) de QUALQUER COISA é calculado assim: No caso de uma máquina térmica: Onde: Logo: Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com

6. 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). Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com Carro Utilizado (trabalho): 30L Entrada: 100L Perdas: 70L

7. A Máquina Perfeita Existe? Sim, mas não tem rendimento 100%. Sadi Carnot , engenheiro francês, entendeu em 1824 que no máximo poderia ser: Com a temperatura medida em Kelvins (lembre que T K = T C + 273 ) Note que η sempre será < 1, ou seja, menor que 100%, pois T f <T q . Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com T q Calor T f trabalho

8. Como é essa máquina? Deve operar nos ciclos: AB: isotérmica BC: adiabática CD: isotérmica DA: adiabática Tente fazer esse gráfico no simulador em www.fisicareal.com/transfGas2.html Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com

9. 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. Prof. Flávio Cunha, Física – flavioscunha@hotmail.com