(1) O documento discute os princípios da termodinâmica, incluindo as leis da termodinâmica e o ciclo de Carnot. (2) O ciclo de Carnot é usado para mostrar que a eficiência máxima de uma máquina térmica operando entre duas fontes quentes e frias é determinada pela razão entre as temperaturas das fontes. (3) O documento introduz o conceito de entropia e o princípio de que a entropia total de um sistema isolado nunca diminui para processos irrevers

1. Disciplina: Prática como Componente curricular em
termodinâmica
Professor: Gilberto Dantas
Alunos: Erandi Lima

2. A Segunda Lei da Termodinâmica
1ª Lei:
 calor é uma forma de energia;
 Qualquer processo em que a energia a energia total
seja conservada é compatível com a 1ª lei;

3. Enunciados de Clausius e Kelvin da
segunda lei
(K): É impossível realizar um processo cujo único
efeito seja remover calor de um reservatório térmico e
produzir uma quantidade equivalente de trabalho.
→ A geração de calor por atrito a partir de trabalho
mecânico é irreversível;
→ A expansão livre de um gás é um processo
irreversível.

4. Enunciados de Clausius e Kelvin da
segunda lei
(C) É impossível realizar um processo cujo único efeito
seja transferir calor de um corpo mais frio para um corpo
mais quente.
→

5. Motor térmico. Refrigerador. Equivalência dos
dois enunciados
 Motor térmico;
uma máquina térmica produz trabalho a partir de calor
operando ciclicamente.
Q1 = calor fornecido ao sistema pela
fonte;
Q2 = calor fornecido pelo sistema à
fonte fria.

6. Motor térmico. Refrigerador.
Equivalência dos dois enunciados
 Rendimento de um motor térmico
O investimento em energia térmica
fornecida é representado por Q1. o
trabalho útil fornecido é W. o calor
Q2 é um subproduto não
aproveitado

7. Motor térmico. Refrigerador.
Equivalência dos dois enunciados
 Refrigerador O objetivo de um refrigerador é remover
calor Q2 de um reservatório térmico à
temperatura T2, transferindo calor Q1
para uma fonte quente à temperatura T2.

8. Motor térmico. Refrigerador.
Equivalência dos dois enunciados
 Equivalência entre os dois enunciados (k) e (C)
(K) Afirma que não existe
um “motor miraculoso”, e
(C) que não existe um
“refrigerador miraculoso”.

9. Motor térmico. Refrigerador.
Equivalência dos dois enunciados
 O enunciado (K) implica (C)

10. Motor térmico. Refrigerador.
Equivalência dos dois enunciadosO enunciado (C) implica (K)

11. Dadas uma fonte quente e uma fonte fria, qual é o máximo rendimento que
se pode obter de um motor térmico operando entre essas duas fontes?
Componentes de uma máquina de Carnot:
Um exemplo específico de
máquina de Carnot consiste em
que um sistema(agente) é um gás
contido num recipiente de
paredes adiabáticas, exceto pela
sua base , que é diatérmica, e
munido de um pistão. Há
também uma base adiabática,
sobre o qual o sistema pode ser
colocado, e as fontes quente e
fria.
O ciclo de Carnot

12. O ciclo de Carnot
Diagrama (P, V):
Um ciclo reversível com duas
fontes é necessariamente
formado de duas porções de
isotérmicas por duas porções de
adiabática.

13. Estágios de um ciclo de Carnot
(1)- Partindo do ponto a, faz-se uma expansão isotérmica
reversível à temperatura T1, até o ponto b;
O gás realiza trabalho e absorve
uma quantidade de calor Q1 da
fonte.
O ciclo de Carnot

14. (2)- A partir de b, o sistema colocado sobre a base
isolante, sofre uma expansão adiabática reversível;
O gás realiza trabalho e
sua energia interna
diminui, com
consequente queda de
temperatura T1 para T2
(ponto c).
O ciclo de Carnot

15. (3)- Partindo de c, o recipiente é colocado em contato
térmico com uma fonte fria e é submetido a uma
compressão isotérmica reversível à temperatura T2 da
fonte fria;
O gás recebe trabalho e
fornece uma quantidade de
calor Q2 à fonte fria, até
chegar ao ponto d, situado
sobre a adiabática que passa
por a.
O ciclo de Carnot

16. (4)- Finalmente, a partir de d, o sistema é recolocado
sobre a base isolante e submetido a uma compressão
adiabática reversível, aquecendo o gás até que ele retorne
à temperatura T1 da fonte.
Isto permite recolocá-lo em
contato com essa fonte,
voltando a (1) e fechando o
ciclo.
O ciclo de Carnot

17. W= Q1 – Q2
O ciclo de Carnot

18.  Teorema de Carnot
(a) Nenhuma máquina térmica que opere entre uma
dada fonte quente e uma dada fonte fria pode ter
rendimento superior ao de uma máquina de Carnot
(b) Todas as máquinas de Carnot que operem entre essas
duas fontes terão o mesmo rendimento.
O ciclo de Carnot

19.  Seja R um motor térmico de Carnot e seja I outro
motor térmico qualquer, operando entre as mesmas
duas fontes.
O ciclo de Carnot

20. O ciclo de Carnot

21. Entropia, processos reversíveis

22. Entropia, processos reversíveis
Como a integral só depende de i e de f , se
escolhermos um estado inicial padrão ele
passa a depender somente de f.
Onde S é denominado de
entropia
• Quando um sistema recebe calor Q>0, sua
entropia aumenta;
• Quando um sistema cede calor Q<0, sua
entropia diminui;
• Se o sistema não troca calor Q=0, sua
entropia permanece constante.

23. Princípio do aumento a entropia
Sejam (R) e (I) dois
caminhos diferentes,
R=reversível e I=irreversível.

24. Princípio do aumento a entropia
Como R é reversível, podemos
inverter o sentido de R trocando o
sinal:
Generalizando:
Em forma diferencial: