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Entropia e Segunda lei da termodinâmica
Disciplina: Termodinâmica
Professora: Aline
Alunos: Anderson Formiga
César Carlos
joeliton
Luis Carlos
1
UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
CENTRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR
UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
Roteiro
 Processos irreversíveis
 Processos reversíveis
 Expansão livre
 Entropia
 Variação de entropia
 Segunda lei da termodinâmica
 Maquinas Térmicas
 Eficiência da maquina de Carnot
 Refrigerador
2
PROCESSOS IRREVERSÍVEIS
• Processos irreversíveis: sempre ocorrem em uma direção
• Exemplos:
• Expansão livre de um gás
• Fluxo de calor de um corpo quente para um corpo frio
• Atrito converte energia mecânica em calor
3
PROCESSOS REVERSÍVEIS
Processos reversíveis: É uma idealização, mas podem ocorrer.
• Deixa o sistema em equilíbrio com a vizinhança;
• Ocorre para mudanças lentas na temperatura do sistema em seu processo
inverso .
4
EXPASSÃO LIVRE
5
• Se removemos a partição, o gás sofre o que é conhecido como
expansão livre na qual não há realização de trabalho nem
transferência de calor. Pela primeira lei da termodinâmica (ΔU
= Q – W) como Q e W não sofrem alteração temos que a
energia interna permanece inalterada.
6
ENTROPIA
A entropia como qualquer outra variável de estado tem uma
valor bem definido para cada estado de equilíbrio. Do mesmo
modo que a energia interna, a entropia depende de outras
propriedades do sistema, como por exemplo da temperatura e
do volume.
De uma forma geral o conceito de entropia associa-se ao grau
de desordem de um sistema: quanto maior for a desordem do
sistema, maior é a entropia.
7
CONCEITO DE ENTROPIA
• A variação da entropia é diretamente proporcional à variação da energia,
sendo que essa proporcionalidade é dada pela temperatura T.
• Segundo Lord Kelvin (William Thomson, 1824-1907), é impossível
construir uma máquina térmica em que todo o calor da fonte seja usado
integralmente em trabalho, ou seja, seu rendimento nunca será de 100%.
A energia que é dissipada na forma de calor se transforma em entropia,
aumentando a desordem do sistema.
• Temos então que o aumento da entropia é muito importante, pois sem ele
nada aconteceria, ele é responsável pela ocorrência dos fenômenos.
8
VARIAÇÃO DE ENTROPIA
9
VARIAÇÃO DE ENTROPIA
10
MUDANÇA DE FASES
• Durante uma mudança de estado, a variação de entropia
pode não ser acompanhada não somente por variações
de temperatura, pressão ou volume nas vizinhanças e
sistema, mas também de transformações físicas, tais
como fusão, vaporização, entre outros.
𝑑𝑆 =
𝑑𝐻
𝑇
𝑑𝑆 =
𝑑𝑄
𝑇
11
INTERPRETAÇÃO MOLECULAR DA ENTROPIA
• Quando a mudança de estado ocorre em um sistema isolado,
o sistema diminui a sua capacidade de realizar trabalho nas
vizinhanças e a entropia aumenta.
• Exemplo 1: Quando a massa das vizinhanças é resfriada.
• Há um aumento de entropia;
• Neste processo a energia é conservada, mas é transformada
em uma forma menos útil, que são os movimentos termais
aleatórios;
• A variação de entropia positiva é associada a degradação da
energia mecânica em calor.
12
ENTROPIA E A SENGUDA LEI DA
TERMODINÂMICA
A termodinâmica trata do estudo da relação entre o calor e
o trabalho, ou, de uma maneira mais prática, o estudo de
métodos para a transformação de energia térmica em energia
de movimento.
13
ENUNCIADO DA SEGUNDA LEI
• Lei Variavel de estado
• Lei Zero temperatura: T
• Primeira Lei (ΔU =Q- W) energia interna:U
• Segunda Lei ΔS≥0 entropia: S
14
LEIS DATERMODINÂMICA
15
MAQUINA TERMICA
É um dispositivo que transforma calor em trabalho e energia
mecânica.
16
ENUNCIADO DE MAQUINATERMICA
17
CICLO DE CARNOT
• W =Qh -|Qc|
• Maquina ideal: |Qc|=0
Mas:|Qc|›o
Eficiência: e
Mede o desempenho da
maquina:|Qc|=0
18
EFICIÊNCIADE UMA MAQUINADE CARNOT
• Limita o desempenho de uma
maquina real;
• Maquina: converte calor em
energia mecânica;
• Relembrando: conversão de
Energia mecânica é um
processo irreversível.
19
MAQUINA IDEAL
20
EXEMPLOS DE MAQUINAS DE CARNOT
Maquina Térmica
21
REFRIGERADORES
• Tipo uma maquina térmica, mas
operando num sentido inverso;
• Refrigerador absorve calor Qc;
• Refrigerador libera calor Qh;
• Trabalho W realizado sobre
o sistema.
22
CONCEITO DE REFRIGERADOR
23
REFRIGERADOR
• Brasil Escola, Máquinas de Carnot. Disponível em:
<http://www.brasilescola.com/fisica/maquinas-carnot.htm>,
acessado dia 03/12.
•
• Entropia e Segunda Lei da Termodinâmica, Disponível em:
• <http://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web
&cd=9&cad=rja&ved=0CHcQFjAI&url=http%3A%2F%2Fcejarj.cecie
rj.edu.br%2Fpdf_mod2%2FCN%2FUni05_Mod2_Fis.pdf&ei=5l-
fUsjIKOTKsQSalYHoDg&usg=AFQjCNGZKbmg7jSgHjfGwA4Stkcb
L2IAQw&sig2=zZH5gQsQRAKCiJOr5AIHyg&bvm=bv.57155469,d.c
Wc >, acessado dia 01/11.
• UFPA, Físico-Química. Disponível em:
• < http://www.ebah.com.br/content/ABAAAflYMAF/livro-fisico-
quimica-ufpa >, Acessado dia 02/11.
24
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
25
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  • 1. Entropia e Segunda lei da termodinâmica Disciplina: Termodinâmica Professora: Aline Alunos: Anderson Formiga César Carlos joeliton Luis Carlos 1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
  • 2. Roteiro  Processos irreversíveis  Processos reversíveis  Expansão livre  Entropia  Variação de entropia  Segunda lei da termodinâmica  Maquinas Térmicas  Eficiência da maquina de Carnot  Refrigerador 2
  • 3. PROCESSOS IRREVERSÍVEIS • Processos irreversíveis: sempre ocorrem em uma direção • Exemplos: • Expansão livre de um gás • Fluxo de calor de um corpo quente para um corpo frio • Atrito converte energia mecânica em calor 3
  • 4. PROCESSOS REVERSÍVEIS Processos reversíveis: É uma idealização, mas podem ocorrer. • Deixa o sistema em equilíbrio com a vizinhança; • Ocorre para mudanças lentas na temperatura do sistema em seu processo inverso . 4
  • 5. EXPASSÃO LIVRE 5 • Se removemos a partição, o gás sofre o que é conhecido como expansão livre na qual não há realização de trabalho nem transferência de calor. Pela primeira lei da termodinâmica (ΔU = Q – W) como Q e W não sofrem alteração temos que a energia interna permanece inalterada.
  • 7. A entropia como qualquer outra variável de estado tem uma valor bem definido para cada estado de equilíbrio. Do mesmo modo que a energia interna, a entropia depende de outras propriedades do sistema, como por exemplo da temperatura e do volume. De uma forma geral o conceito de entropia associa-se ao grau de desordem de um sistema: quanto maior for a desordem do sistema, maior é a entropia. 7 CONCEITO DE ENTROPIA
  • 8. • A variação da entropia é diretamente proporcional à variação da energia, sendo que essa proporcionalidade é dada pela temperatura T. • Segundo Lord Kelvin (William Thomson, 1824-1907), é impossível construir uma máquina térmica em que todo o calor da fonte seja usado integralmente em trabalho, ou seja, seu rendimento nunca será de 100%. A energia que é dissipada na forma de calor se transforma em entropia, aumentando a desordem do sistema. • Temos então que o aumento da entropia é muito importante, pois sem ele nada aconteceria, ele é responsável pela ocorrência dos fenômenos. 8 VARIAÇÃO DE ENTROPIA
  • 10. 10 MUDANÇA DE FASES • Durante uma mudança de estado, a variação de entropia pode não ser acompanhada não somente por variações de temperatura, pressão ou volume nas vizinhanças e sistema, mas também de transformações físicas, tais como fusão, vaporização, entre outros. 𝑑𝑆 = 𝑑𝐻 𝑇 𝑑𝑆 = 𝑑𝑄 𝑇
  • 11. 11 INTERPRETAÇÃO MOLECULAR DA ENTROPIA • Quando a mudança de estado ocorre em um sistema isolado, o sistema diminui a sua capacidade de realizar trabalho nas vizinhanças e a entropia aumenta. • Exemplo 1: Quando a massa das vizinhanças é resfriada. • Há um aumento de entropia; • Neste processo a energia é conservada, mas é transformada em uma forma menos útil, que são os movimentos termais aleatórios; • A variação de entropia positiva é associada a degradação da energia mecânica em calor.
  • 12. 12 ENTROPIA E A SENGUDA LEI DA TERMODINÂMICA
  • 13. A termodinâmica trata do estudo da relação entre o calor e o trabalho, ou, de uma maneira mais prática, o estudo de métodos para a transformação de energia térmica em energia de movimento. 13 ENUNCIADO DA SEGUNDA LEI
  • 14. • Lei Variavel de estado • Lei Zero temperatura: T • Primeira Lei (ΔU =Q- W) energia interna:U • Segunda Lei ΔS≥0 entropia: S 14 LEIS DATERMODINÂMICA
  • 16. É um dispositivo que transforma calor em trabalho e energia mecânica. 16 ENUNCIADO DE MAQUINATERMICA
  • 18. • W =Qh -|Qc| • Maquina ideal: |Qc|=0 Mas:|Qc|›o Eficiência: e Mede o desempenho da maquina:|Qc|=0 18 EFICIÊNCIADE UMA MAQUINADE CARNOT
  • 19. • Limita o desempenho de uma maquina real; • Maquina: converte calor em energia mecânica; • Relembrando: conversão de Energia mecânica é um processo irreversível. 19 MAQUINA IDEAL
  • 20. 20 EXEMPLOS DE MAQUINAS DE CARNOT Maquina Térmica
  • 22. • Tipo uma maquina térmica, mas operando num sentido inverso; • Refrigerador absorve calor Qc; • Refrigerador libera calor Qh; • Trabalho W realizado sobre o sistema. 22 CONCEITO DE REFRIGERADOR
  • 24. • Brasil Escola, Máquinas de Carnot. Disponível em: <http://www.brasilescola.com/fisica/maquinas-carnot.htm>, acessado dia 03/12. • • Entropia e Segunda Lei da Termodinâmica, Disponível em: • <http://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web &cd=9&cad=rja&ved=0CHcQFjAI&url=http%3A%2F%2Fcejarj.cecie rj.edu.br%2Fpdf_mod2%2FCN%2FUni05_Mod2_Fis.pdf&ei=5l- fUsjIKOTKsQSalYHoDg&usg=AFQjCNGZKbmg7jSgHjfGwA4Stkcb L2IAQw&sig2=zZH5gQsQRAKCiJOr5AIHyg&bvm=bv.57155469,d.c Wc >, acessado dia 01/11. • UFPA, Físico-Química. Disponível em: • < http://www.ebah.com.br/content/ABAAAflYMAF/livro-fisico- quimica-ufpa >, Acessado dia 02/11. 24 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS