2. 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.

3. 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.

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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

9. 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)

10. Transformação
Isovolumétrica
Transformação
Adiabática

11. 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.

12. Se o sistema recebeu 200 calorias e 1 cal =4Joules,
então a energia recebida em Joules será...
Q=200x4J
Q=800J

13. 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

14. 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

15. 2 Lei da Termodinâmica

16. 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??

17. 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

18. 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

19. 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

20. 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.

21. 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

22. 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