O documento discute vários tópicos da termodinâmica, incluindo: (1) tipos de pressão e propriedades de saturação; (2) ciclo de Carnot e sua eficiência máxima; (3) enunciados da segunda lei da termodinâmica sobre a impossibilidade de transferência total de calor de um corpo frio para um quente.

1. Revisão

2. Sistema

3. Volume de controle

5. Pressão
• Há dois tipos de escala para a pressão:
• Pressão absoluta e Pressão manométrica ou relativa.
• Pabs ou P é a pressão total exercida em uma dada
superfície (sistema).
• PM é a pressão manométrica

6. Calor e Trabalho

8. Trabalho líquido de um ciclo

9. Outros tipos de Trabalho

10. Resumo

12. Repetindo o processo de aquecimento para diferentes
pressões do sistema...
Serão obtidos outros caminhos similares.

15. Região de saturação
• Quem define a fração mássica de vapor saturado em uma
mistura líquido-vapor é uma propriedade intensiva chamada
título (x), que é definido por:
• Quando o título for igual a 0: apenas líquido saturado está
presente;
• Quando o título for igual a 1: apenas vapor saturado está
presente.

16. Relações com o título (x)

17. Região de saturação
v – vl
x=
vv - vl
“Pode-se trocar os v por h, u ou s para calcular o título”

18. Região de saturação

19. Região de líquido sub-resfriado
• Corresponde à região em que a temperatura é menor que a
de saturação para a pressão em que se encontra o sistema.
Também é conhecida como região de líquido comprimido.
• Nem todas as substâncias têm tabelas para essa região:
– Nesses casos, deve-se usar os dados do líquido saturado à
mesma temperatura;
– Quando há tabelas para essa região, as propriedades são
tabeladas em função da temperatura e da pressão.
• Como nessa região toda substância se encontra na fase
líquida, não há sentido falar em título.
– As propriedades são obtidas diretamente na tabela.

20. Região de vapor superaquecido
• Corresponde à região na qual a temperatura do
sistema é maior que a temperatura de saturação na
pressão do sistema.
• Além disso, toda a massa do sistema se encontra na
forma de vapor.
• Por isto, não tem sentido se falar em título (assim
como na região de líquido sub-resfriado).
• As propriedades dessa região são tabeladas em
função da pressão e da temperatura.
• A temperatura tabelada começa na temperatura de
saturação.

23. Gás ideal
A equação de estado do gás ideal pode aparecer de diversas
formas:

24. Três maneiras de se obter ∆u e ∆h

25. Resumo de processos politrópicos
PVn = Constante
n-1
n
T2 P2
T1 P1
PVx
n-1
T2 V1 Para n=0 ; W = P (V2 –V1)
T1 V2 Já que P1 = P2 ; Processo isobárico
PS: Essas relações valem também para n = 

35. Ciclo de Carnot
1 n=1 3 P
1 2 4 3
QH QL
TH TL
Processo 1-2 Processo 3-4
2 2 3 4 1 4
Isolado
Isolado
Processo 2-3 Processo 4-1
n =

36. Ciclo de Carnot
• Independentemente da substância de
trabalho, a máquina térmica que opera
num Ciclo de Carnot consiste em 4 4 1
processos externamente reversíveis:
(Caldeira)
– Processo isotérmico reversível de
1 transferência de calor, QH, do
reservatório TH para o sistema;
– Processo adiabático reversível de
2
abaixamento de temperatura (TH→TL);
– Processo isotérmico reversível de 2
3 transferência de calor, QL, do sistema 3
ao reservatório TL;
– Processo adiabático reversível de
4 aumento de temperatura (TL→TH).

37. Ciclo de Carnot
para vapor
• Neste caso o ciclo de Carnot
continua composto de 2
processos adiabáticos e 2
processos isotérmicos, porém
envolve duas fases.
• Por isto, nos processos 2-3 e
4-1 (isotérmicos) eles ocorrem
dentro da região de saturação
(mudança de fase), ou seja, se
constituem em uma mistura
líquida-gasosa.
Portanto: Pressão e Temperatura Dados na Tabela de Saturação
são propriedades dependentes

38. Enunciados da segunda lei
• Enunciado de Clausius:
É impossível construir um dispositivo que
opere em um ciclo termodinâmico e não
produza outros efeitos além da transferência
de calor de um corpo frio para um corpo
quente.
• O que este enunciado quer dizer?

39. Enunciado de Clausius
• Agora imaginem dois reservatórios
térmicos (alta e baixa temperatura)
sujeitos a um processo em que,
naturalmente, uma determinada
quantidade de calor é transferida do
sistema de baixa para o de alta:
• Isto é possível?
– Não!! Apesar de não ferir a
primeira lei da termodinâmica.

40. Enunciados da segunda lei
• Enunciado de Kelvin-Planck:
É impossível construir um dispositivo que
opere em um ciclo termodinâmico e não
produza outros efeitos além da produção de
trabalho e troca de calor com um único
reservatório térmico.
• E o que este enunciado quer dizer?

41. Enunciado de Kelvin-Planck
• É impossível construir um dispositivo que opere em um ciclo
termodinâmico e não produza outros efeitos além da
produção de trabalho e troca de calor com um único
reservatório térmico.

42. Rendimento do ciclo de Carnot
• Primeiro Corolário:
– É impossível construir uma máquina que opere entre dois
reservatórios térmicos e tenha maior rendimento que uma
máquina reversível, operando entre os mesmos reservatórios;
• Segundo Corolário:
– Todas as máquinas que operam segundo o ciclo de Carnot,
entre os dois reservatórios térmicos, têm o mesmo
rendimento, independente da natureza da substância de
trabalho ou da série de processos.

43. Eficiência do ciclo de Carnot
• Assim, todas as máquinas térmicas externamente
reversíveis operando entre dois reservatórios
possuem a eficiência máxima:

44. Eficiência do ciclo de Carnot
• Considerando os sistemas de refrigeração e as
bombas de calor operando como máquinas térmicas
externamente reversíveis, o coeficiente de
desempenho máximo será:

45. Variação de entropia entre dois
estado
• A variação de entropia de um sistema entre um estado e outro
pode ser obtida como:
• Para se integrar esta equação é necessário se conhecer a
relação entre T e Q.
• Com esta equação só é possível determinar variações de
entropia, não sendo possível determinar os valores absolutos
da entropia.

46. Entropia da Tabela Termodinâmica

47. Variação de entropia no ciclo de
Carnot
Processos 2-3 e 4-1 são adiabáticos reversíveis.
Portanto são isoentrópicos

48. Onde δI representa a entropia gerada no processo
devido às irreversibilidades (atrito, resistência
elétrica, reações químicas espontâneas, etc.).

50. Entropia da Equação de Estado

51. Gás perfeito

52. Variação de entropia para um gás perfeito
• Usando a segunda
equação TdS para um
gás perfeito tem-se: