{"id":2126,"date":"2016-04-13T03:23:10","date_gmt":"2016-04-13T03:23:10","guid":{"rendered":"http:\/\/fisicaevestibular.com.br\/novo\/?page_id=2126"},"modified":"2024-08-21T14:58:41","modified_gmt":"2024-08-21T14:58:41","slug":"segunda-lei-da-termodinamica","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/fisicaevestibular.com.br\/novo\/fisica-termica\/termodinamica\/segunda-lei-da-termodinamica\/","title":{"rendered":"Segunda lei da Termodin\u00e2mica"},"content":{"rendered":"

Segunda lei da Termodin\u00e2mica<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\u00a0<\/span><\/p>\n

M\u00e1quinas t\u00e9rmicas<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

M\u00e1quina t\u00e9rmica <\/b><\/span><\/span><\/span>pode ser<\/b><\/span><\/span><\/span>\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>qualquer dispositivo capaz de transformar a energia interna <\/b><\/span><\/span><\/span>de um <\/b><\/span><\/span><\/span>combust\u00edvel em energia mec\u00e2nica. <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Tamb\u00e9m pode ser <\/b><\/span><\/span><\/span>definida como o dispositivo capaz de transformar parte de calor em trabalho.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Observe esse exemplo:<\/b><\/span><\/span><\/span> <\/b>o <\/b><\/span><\/span><\/span>motor de um carro \u00e9 a fonte quente<\/b><\/span><\/span><\/span>, local onde ocorre a <\/b><\/span><\/span><\/span>queima do combust\u00edvel, que fornece o calor que \u00e9 resultante da explos\u00e3o dos gases do combust\u00edvel.<\/b><\/span><\/span><\/span>\"\"<\/p>\n

Dessa <\/b><\/span><\/span><\/span>fonte t\u00e9rmica \u00e9 retirada, a cada ciclo, uma quantidade de calor. (1)<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Parte deste calor \u00e9 convertida em trabalho mec\u00e2nico \u00fatil <\/b><\/span><\/span><\/span>(energia \u00fatil), fazendo o <\/b><\/span><\/span><\/span>carro se mover. <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

A <\/b><\/span><\/span><\/span>outra parte do calor que n\u00e3o \u00e9 aproveitada \u00e9 rejeitada para a atmosfera (meio ambiente), fonte fria, por meio do escapamento. (2)<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Ocorre <\/b><\/span><\/span><\/span>conserva\u00e7\u00e3o de energia no motor de um carro <\/b><\/span><\/span><\/span>pois<\/b><\/span><\/span><\/span>\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>a <\/b><\/span><\/span><\/span>mistura gasosa, que realiza trabalho, <\/b><\/span><\/span><\/span>\u00e9 eliminada pelo escapamento <\/b><\/span><\/span><\/span>com <\/b><\/span><\/span><\/span>temperatura maior do que antes da explos\u00e3o<\/b><\/span><\/span><\/span>, logo parte do calor de combust\u00e3o \u00e9 transformada em energia interna dos gases, <\/b><\/span><\/span><\/span>al\u00e9m da troca de calor <\/b><\/span><\/span><\/span>que ocorre entre a carca\u00e7a do motor e o ambiente. <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Portanto, a parte restante do calor de combust\u00e3o <\/b><\/span><\/span><\/span>\u00e9 devida a energia de movimento do pist\u00e3o, ou seja, realiza\u00e7\u00e3o de trabalho.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Ent\u00e3o, os motores de combust\u00e3o interna tamb\u00e9m obedecem a Primeira Lei da termodin\u00e2mica, ou seja \u0394U = Q – W.<\/b><\/span><\/span><\/span>\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Ciclo em termodin\u00e2mica<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Em termodin\u00e2mica, <\/b><\/span><\/span><\/span>ciclo\u00a0\u00e9 definido como uma s\u00e9rie de transforma\u00e7\u00f5es termodin\u00e2micas <\/b><\/span><\/span><\/span>sucessivas e organizadas tais que, ao <\/b><\/span><\/span><\/span>transcurso de todas elas<\/b><\/span><\/span><\/span>, o\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>sistema<\/a>\u00a0regresse a seu\u00a0estado<\/a>\u00a0inicial; <\/b><\/span><\/span><\/span>ou seja, que a <\/b><\/span><\/span><\/span>varia\u00e7\u00e3o das\u00a0grandezas<\/a>\u00a0termodin\u00e2micas pr\u00f3prias do sistema seja nula.<\/b><\/span><\/span><\/span>\"\"<\/p>\n

Um <\/b><\/span><\/span><\/span>fato caracter\u00edstico dos ciclos termodin\u00e2micos \u00e9 a aplica\u00e7\u00e3o da\u00a0lei da conserva\u00e7\u00e3o de energia<\/a><\/b><\/span><\/span><\/span>: a soma de calor e trabalho recebidos pelo sistema deve ser igual \u00e0 soma de calor e trabalho realizados pelo sistema.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\u00a0<\/span><\/p>\n

Transforma\u00e7\u00f5es revers\u00edveis e irrevers\u00edveis<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\u00a0<\/span>Transforma\u00e7\u00f5es revers\u00edveis<\/b><\/span><\/span><\/span> \"\" <\/b><\/span><\/span><\/span>s\u00e3o aquelas que se <\/b><\/span><\/span><\/span>realizam em ambos os sentidos, <\/b><\/span><\/span><\/span>podendo <\/b><\/span><\/span><\/span>voltar ao estado inicial, passando pelas mesmas situa\u00e7\u00f5es intermedi\u00e1rias, sem influ\u00eancias do meio externo, <\/b><\/span><\/span><\/span>ou seja<\/b><\/span><\/span><\/span>,\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>processos revers\u00edveis s\u00e3o aqueles que, teoricamente, s\u00e3o completamente revers\u00edveis, podendo realizar a trajet\u00f3ria inversa do processo.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Fontes de energia renov\u00e1veis <\/b><\/span><\/span><\/span>s\u00e3o aquelas que <\/b><\/span><\/span><\/span>se renovam continuamente na Natureza<\/b><\/span><\/span><\/span>, sendo, por isso <\/b><\/span><\/span><\/span>inesgot\u00e1veis.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Isso ocorre<\/b><\/span><\/span><\/span> <\/b>geralmente em transforma\u00e7\u00f5es mec\u00e2nicas sem atrito.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Considere o <\/b><\/span><\/span><\/span>bloco da figura sendo abandonado do repouso no ponto A.<\/b><\/span><\/span><\/span> <\/b><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Se voc\u00ea <\/b><\/span><\/span><\/span>desprezar todos os atritos <\/b><\/span><\/span><\/span>ele se <\/b><\/span><\/span><\/span>deslocar\u00e1<\/b><\/span><\/span><\/span> at\u00e9 o <\/b><\/span><\/span><\/span>ponto B<\/b><\/span><\/span><\/span>, atingindo o <\/b><\/span><\/span><\/span>repouso na mesma altura que a do ponto A, retornar\u00e1 a A <\/b><\/span><\/span><\/span>e <\/b><\/span><\/span><\/span>ficar\u00e1 oscilando entre A e B, pois n\u00e3o existe atrito. <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Observe que no <\/b><\/span><\/span><\/span>deslocamento entre A e B e o retorno entre B e A, a transforma\u00e7\u00e3o produzida n\u00e3o<\/b><\/span><\/span><\/span> <\/b>teve nenhuma influ\u00eancia <\/b><\/span><\/span><\/span>do <\/b><\/span><\/span><\/span>meio exterior (corpos circundantes) e, assim, ela \u00e9 uma transforma\u00e7\u00e3o revers\u00edvel.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\u00a0<\/span>Transforma\u00e7\u00f5es irrevers\u00edveis<\/b><\/span><\/span><\/span> \"\"<\/b><\/span><\/span><\/span> observe no <\/b><\/span><\/span><\/span>exemplo anterior que, se houver atrito, <\/b><\/span><\/span><\/span>o corpo sofre <\/b><\/span><\/span><\/span>perda de energia <\/b><\/span><\/span><\/span>e, portanto <\/b><\/span><\/span><\/span>n\u00e3o poderia, espontaneamente, voltar \u00e0 posi\u00e7\u00e3o inicial. <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Nesse caso<\/b><\/span><\/span><\/span>, essa \u00e9 uma <\/b><\/span><\/span><\/span>transforma\u00e7\u00e3o irrevers\u00edvel<\/b><\/span><\/span><\/span>, onde sua <\/b><\/span><\/span><\/span>inversa s\u00f3 pode ocorrer com influ\u00eancia do meio externo ou de corpos circundantes, <\/b><\/span><\/span><\/span>que <\/b><\/span><\/span><\/span>devem fornecer energia ao corpo para que ele retorne \u00e0 posi\u00e7\u00e3o inicial (ponto A).<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Fontes de <\/b><\/span><\/span><\/span>energia n\u00e3o renov\u00e1veis <\/b><\/span><\/span><\/span>s\u00e3o aquelas <\/b><\/span><\/span><\/span>cujas reservas se esgotam, <\/b><\/span><\/span><\/span>pois o seu <\/b><\/span><\/span><\/span>processo de forma\u00e7\u00e3o \u00e9 muito lento comparado com o ritmo de consumo que o ser humano faz delas.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Na realidade, <\/b><\/span><\/span><\/span>na natureza todas as transforma\u00e7\u00f5es espont\u00e2neas s\u00e3o irrevers\u00edveis. <\/b><\/span><\/span><\/span>No exemplo acima \u00e9 <\/b><\/span><\/span><\/span>muito improv\u00e1vel que voc\u00ea elimine totalmente o atrito e, devido ao choque com as mol\u00e9culas de ar e outros atritos, o bloco, depois de certo tempo ir\u00e1 parar. <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

A <\/b><\/span><\/span><\/span>energia do bloco se converteu em energia t\u00e9rmica. <\/b><\/span><\/span><\/span>O <\/b><\/span><\/span><\/span>contr\u00e1rio n\u00e3o ocorre<\/b><\/span><\/span><\/span>, ou seja, <\/b><\/span><\/span><\/span>\u00e9 imposs\u00edvel na natureza, que as mol\u00e9culas se reorganizem e empurrem o bloco fazendo-o retornar \u00e0 posi\u00e7\u00e3o inicial. <\/b><\/span><\/span><\/span>\u00c9 por <\/b><\/span><\/span><\/span>esse motivo <\/b><\/span><\/span><\/span>que surgiu o <\/b><\/span><\/span><\/span>Princ\u00edpio da Degrada\u00e7\u00e3o da Energia <\/b><\/span><\/span><\/span>que afirma que \u00e9 <\/b><\/span><\/span><\/span>imposs\u00edvel converter totalmente calor em trabalho.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

As <\/b><\/span><\/span><\/span>transforma\u00e7\u00f5es n\u00e3o alteram a quantidade de energia do Universo. <\/b><\/span><\/span><\/span>Embora <\/b><\/span><\/span><\/span>permane\u00e7a inalterada, <\/b><\/span><\/span><\/span>em <\/b><\/span><\/span><\/span>cada transforma\u00e7\u00e3o, a parcela da energia dispon\u00edvel torna-se cada vez menor<\/b><\/span><\/span><\/span>. <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Na <\/b><\/span><\/span><\/span>maioria das transforma\u00e7\u00f5es parte da energia converte em calor, <\/b><\/span><\/span><\/span>que ao <\/b><\/span><\/span><\/span>se dissipar <\/b><\/span><\/span><\/span>caoticamente pela vizinhan\u00e7a torna-se, <\/b><\/span><\/span><\/span>cada vez menos dispon\u00edvel, para realiza\u00e7\u00e3o de trabalho.<\/b><\/span><\/span><\/span> <\/b><\/p>\n

A <\/b><\/span><\/span><\/span>energia total do Universo n\u00e3o muda, <\/b><\/span><\/span><\/span>mas a <\/b><\/span><\/span><\/span>parcela dispon\u00edvel para realiza\u00e7\u00e3o de trabalho, torna-se cada vez menor.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Entropia<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Em termos de <\/b><\/span><\/span><\/span>termodin\u00e2mica, entropia \u00e9 a medida de desordem das part\u00edculas em um sistema f\u00edsico. <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Maior temperatura, maior movimento vibrat\u00f3rio das part\u00edculas<\/b><\/span><\/span><\/span>, <\/b><\/span><\/span><\/span>maior desordem <\/b><\/span><\/span><\/span>e consequentemente <\/b><\/span><\/span><\/span>maior entropia.<\/b><\/span><\/span><\/span>\"\"<\/p>\n

Menor temperatura, menor movimento vibrat\u00f3rio das part\u00edculas<\/b><\/span><\/span><\/span>, <\/b><\/span><\/span><\/span>menor desordem e <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

consequentemente <\/b><\/span><\/span><\/span>menor entropia.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

As <\/b><\/span><\/span><\/span>entropias s\u00e3o espont\u00e2neas<\/b><\/span><\/span><\/span>, isso quer dizer que <\/b><\/span><\/span><\/span>seguem princ\u00edpios da natureza, sendo irrevers\u00edveis.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Por exemplo, quando um <\/b><\/span><\/span><\/span>prato cai no ch\u00e3o e quebra, <\/b><\/span><\/span><\/span>o resultado da <\/b><\/span><\/span><\/span>desorganiza\u00e7\u00e3o gerada <\/b><\/span><\/span><\/span>\u00e9 a <\/b><\/span><\/span><\/span>entropia deste ato<\/b><\/span><\/span><\/span>, no entanto, <\/b><\/span><\/span><\/span>seria imposs\u00edvel refazer o prato, sendo imposs\u00edvel retroceder a entropia.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Mais considera\u00e7\u00f5es sobre a entropia<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

A <\/b><\/span><\/span><\/span>entropia pode ser considerada como o n\u00edvel de desorganiza\u00e7\u00e3o de um sistema.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Exemplo: Escreva os n\u00fameros de 0 a 9 em peda\u00e7os de pap\u00e9is (sistema), deixe-os ordenados <\/b><\/span><\/span><\/span>em sua <\/b><\/span><\/span><\/span>m\u00e3o e em seguida jogue-os para cima deixando-os cair na mesa. <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Voc\u00ea <\/b><\/span><\/span><\/span>observar\u00e1 que todas foram espalhadas de maneira desordenada na mesa<\/b><\/span><\/span><\/span>. <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

A <\/b><\/span><\/span><\/span>medida quantitativa da desordem <\/b><\/span><\/span><\/span>desse sistema (os 10 n\u00fameros) <\/b><\/span><\/span><\/span>corresponde \u00e0 entropia. <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Quanto maior o grau de desorganiza\u00e7\u00e3o <\/b><\/span><\/span><\/span>do sistema, <\/b><\/span><\/span><\/span>maior a entropia. <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Espontaneamente<\/b><\/span><\/span><\/span> voc\u00ea ver\u00e1 que <\/b><\/span><\/span><\/span>jamais os n\u00fameros voltar\u00e3o de maneira ordenada \u00e0 sua m\u00e3o<\/b><\/span><\/span><\/span>, a n\u00e3o ser que voc\u00ea <\/b><\/span><\/span><\/span>os pegue e os ordene, <\/b><\/span><\/span><\/span>mas a\u00ed, o <\/b><\/span><\/span><\/span>processo n\u00e3o ser\u00e1 mais espont\u00e2neo<\/b><\/span><\/span><\/span>, pois ser\u00e1 realizado um <\/b><\/span><\/span><\/span>trabalho para que isso ocorra. <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Quando um <\/b><\/span><\/span><\/span>motor, por exemplo, de um carro <\/b><\/span><\/span><\/span>estiver <\/b><\/span><\/span><\/span>funcionando <\/b><\/span><\/span><\/span>(energia \u00fatil), <\/b><\/span><\/span><\/span>parte da energia recebida \u00e9 dissipada por atritos <\/b><\/span><\/span><\/span>e essa <\/b><\/span><\/span><\/span>energia dissipada \u00e9 a entropia <\/b><\/span><\/span><\/span>e voc\u00ea <\/b><\/span><\/span><\/span>nunca mais conseguir\u00e1 reutiliza-la pelo processo inverso.<\/b><\/span><\/span><\/span>\"\"<\/p>\n

A <\/b><\/span><\/span><\/span>degrada\u00e7\u00e3o natural da energia <\/b><\/span><\/span><\/span>tamb\u00e9m \u00e9 uma <\/b><\/span><\/span><\/span>evolu\u00e7\u00e3o para <\/b><\/span><\/span><\/span>a <\/b><\/span><\/span><\/span>desordem.<\/b><\/span><\/span><\/span> <\/b><\/p>\n

As <\/b><\/span><\/span><\/span>energias ordenadas (mec\u00e2nica, el\u00e9trica, qu\u00edmica<\/b><\/span><\/span><\/span>) tendem a se <\/b><\/span><\/span><\/span>converter na energia desordenada de agita\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica <\/b><\/span><\/span><\/span>(calor) <\/b><\/span><\/span><\/span>que n\u00e3o pode retornar a ser ordenada e vai aumentando cada vez mais.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\u00a0O <\/b><\/span><\/span><\/span>Segundo Princ\u00edpio da Termodin\u00e2mica <\/b><\/span><\/span><\/span>diz precisamente isso, que um <\/b><\/span><\/span><\/span>sistema isolado tende a evoluir no sentido de aumentar a entropia. <\/b><\/span><\/span><\/span>Por isso que a<\/b><\/span><\/span><\/span>\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>entropia do universo aumenta continuamente,\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>pois os acontecimentos inversos n\u00e3o acontecem.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Quanto\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>maior a temperatura de uma subst\u00e2ncia<\/b><\/span><\/span><\/span>, <\/b><\/span><\/span><\/span>maior o movimento das suas part\u00edculas<\/b><\/span><\/span><\/span>, mais desorganizada ela est\u00e1 e, portanto,<\/b><\/span><\/span><\/span>\u00a0maior a sua entropia<\/b><\/span><\/span><\/span>, assim, \u00e0\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>temperatura de zero absoluto <\/b><\/span><\/span><\/span>(0K\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>ou – 273<\/b><\/span><\/span><\/span>o<\/b><\/span><\/span><\/sup><\/span> C) quando todas as vibra\u00e7\u00f5es at\u00f4micas e movimento param,\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>a entropia \u00e9 nula<\/b><\/span><\/span><\/span>, porque n\u00e3o h\u00e1 movimento desordenado.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Segundo Princ\u00edpio da Termodin\u00e2mica<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\u00a0Pode-se <\/b><\/span><\/span><\/span>definir o Segundo Princ\u00edpio da Termodin\u00e2mica <\/b><\/span><\/span><\/span>da seguinte maneira: <\/b><\/span><\/span><\/span>\u201c\u00c9 imposs\u00edvel obter uma m\u00e1quina t\u00e9rmica que, operando em ciclos, seja capaz de transformar totalmente o calor por ela recebido em trabalho\u201d<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\u00c9 <\/b><\/span><\/span><\/span>imposs\u00edvel transformar calor de uma fonte quente (Q<\/b><\/span><\/span><\/span>q<\/b><\/span><\/span><\/sub><\/span>) em energia \u00fatil (trabalho W) sem que ocorra perdas para a fonte fria Q<\/b><\/span><\/span><\/span>f<\/b><\/span><\/span><\/sub><\/span>).<\/b><\/span><\/span><\/span> <\/b><\/p>\n

Voc\u00ea pode <\/b><\/span><\/span><\/span>reduzir essas perdas, por exemplo, diminuindo os atritos, mas nunca elimin\u00e1-las totalmente.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Rendimento de uma m\u00e1quina t\u00e9rmica<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Uma <\/b><\/span><\/span><\/span>m\u00e1quina t\u00e9rmica \u00e9 um dispositivo <\/b><\/span><\/span><\/span>constitu\u00eddo por <\/b><\/span><\/span><\/span>dois reservat\u00f3rios (figura).<\/b><\/span><\/span><\/span> <\/b><\/p>\n

O <\/b><\/span><\/span><\/span>calor flui do reservat\u00f3rio \u00e0 temperatura elevada <\/b><\/span><\/span><\/span>(fonte quente) <\/b><\/span><\/span><\/span>para o reservat\u00f3rio \u00e0 temperatura mais baixa <\/b><\/span><\/span><\/span>(fonte fria), obedecendo \u00e0 <\/b><\/span><\/span><\/span>Segunda Lei da termodin\u00e2mica e transformado parte do calor que sai da fonte quente em trabalho.<\/b><\/span><\/span><\/span>\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Se voc\u00ea <\/b><\/span><\/span><\/span>conhecer o quanto de trabalho (W) <\/b><\/span><\/span><\/span>a m\u00e1quina t\u00e9rmica produz e o <\/b><\/span><\/span><\/span>quanto de calor (Q) foi fornecido pela fonte quente<\/b><\/span><\/span><\/span>, voc\u00ea pode <\/b><\/span><\/span><\/span>calcular o rendimento (<\/b><\/span><\/span><\/span>\u03b7<\/b><\/span><\/span><\/span>)<\/b><\/span><\/span><\/span> de uma m\u00e1quina t\u00e9rmica.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Rendimento (<\/b><\/span><\/span><\/span>\u03b7<\/b><\/span><\/span><\/span>) <\/b><\/span><\/span><\/span>de uma m\u00e1quina t\u00e9rmica\u00a0 \"\"\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>\u03b7<\/b><\/span><\/span><\/span> = \"\"<\/b><\/span><\/span><\/span> \"\" <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Uma <\/b><\/span><\/span><\/span>m\u00e1quina t\u00e9rmica \u00e9 um dispositivo <\/b><\/span><\/span><\/span>constitu\u00eddo por <\/b><\/span><\/span><\/span>dois reservat\u00f3rios (figura).<\/b><\/span><\/span><\/span> <\/b><\/p>\n

O <\/b><\/span><\/span><\/span>calor flui do reservat\u00f3rio \u00e0 temperatura elevada <\/b><\/span><\/span><\/span>(fonte quente) <\/b><\/span><\/span><\/span>para o reservat\u00f3rio \u00e0 temperatura mais baixa <\/b><\/span><\/span><\/span>(fonte fria), obedecendo \u00e0 <\/b><\/span><\/span><\/span>Segunda Lei da termodin\u00e2mica e transformado parte do calor que sai da fonte quente em trabalho.<\/b><\/span><\/span><\/span>\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Se voc\u00ea <\/b><\/span><\/span><\/span>conhecer o quanto de trabalho (W) <\/b><\/span><\/span><\/span>a m\u00e1quina t\u00e9rmica produz e o <\/b><\/span><\/span><\/span>quanto de calor (Q) foi fornecido pela fonte quente<\/b><\/span><\/span><\/span>, voc\u00ea pode <\/b><\/span><\/span><\/span>calcular o rendimento (<\/b><\/span><\/span><\/span>\u03b7<\/b><\/span><\/span><\/span>)<\/b><\/span><\/span><\/span> de uma m\u00e1quina t\u00e9rmica.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Rendimento (<\/b><\/span><\/span><\/span>\u03b7<\/b><\/span><\/span><\/span>) <\/b><\/span><\/span><\/span>de uma m\u00e1quina t\u00e9rmica\u00a0 \"\"\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>\u03b7<\/b><\/span><\/span><\/span> = \"\"<\/b><\/span><\/span><\/span> \"\" <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Observe <\/b><\/span><\/span><\/span>nessas express\u00f5es que a sua efici\u00eancia (rendimento) \u00e9 sempre menor do que 1 (100%).<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Lembre-se de que a <\/b><\/span><\/span><\/span>utiliza\u00e7\u00e3o do m\u00f3dulo de Q <\/b><\/span><\/span><\/span>\u00e9 necess\u00e1ria em <\/b><\/span><\/span><\/span>fun\u00e7\u00e3o da Primeira lei <\/b><\/span><\/span><\/span>e de que<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

se o <\/b><\/span><\/span><\/span>sistema recebe calor, a quantidade de calor \u00e9 positiva <\/b><\/span><\/span><\/span> e se o <\/b><\/span><\/span><\/span>sistema cede calor<\/b><\/span><\/span><\/span>, a <\/b><\/span><\/span><\/span>quantidade de calor \u00e9 negativa.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\u00a0\u00a0<\/span><\/p>\n

Ciclo de Carnot<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\u00a0<\/span><\/p>\n

Carnot estabeleceu que:<\/b><\/span><\/span><\/span> Se uma <\/b><\/span><\/span><\/span>m\u00e1quina t\u00e9rmica operar em ciclos entre duas fontes t\u00e9rmicas,<\/b><\/span><\/span><\/span> uma <\/b><\/span><\/span><\/span>quente <\/b><\/span><\/span><\/span>e outra <\/b><\/span><\/span><\/span>fria,<\/b><\/span><\/span><\/span> ela deve<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\u00a0<\/span>retirar calor (Q) da fonte quente, convert\u00ea-lo parcialmente em trabalho (W) e o restante (Q<\/b><\/span><\/span><\/span>r<\/b><\/span><\/span><\/sub><\/span>) rejeitar para a fonte fria.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Exemplo: <\/b><\/span><\/span><\/span>o <\/b><\/span><\/span><\/span>motor de um carro \u00e9 a fonte quente, <\/b><\/span><\/span><\/span>local onde ocorre a <\/b><\/span><\/span><\/span>queima do combust\u00edvel, <\/b><\/span><\/span><\/span>que <\/b><\/span><\/span><\/span>fornece o calor. <\/b><\/span><\/span><\/span>Dessa <\/b><\/span><\/span><\/span>fonte t\u00e9rmica \u00e9 retirada, a cada ciclo, uma quantidade de calor. <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Parte deste calor \u00e9 convertida em trabalho mec\u00e2nico \u00fatil (energia \u00fatil), <\/b><\/span><\/span><\/span>fazendo o carro se mover. A <\/b><\/span><\/span><\/span>outra parte do calor que n\u00e3o \u00e9 aproveitada \u00e9 rejeitada para a atmosfera, fonte fria, por meio do escapamento.<\/b><\/span><\/span><\/span>\"\"<\/p>\n

Sequ\u00eancia do\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>ciclo de Carnot<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\u00a0Como o <\/b><\/span><\/span><\/span>rendimento de uma m\u00e1quina t\u00e9rmica \u00e9 sempre menor que 1 (\u03b7 = \"\", <\/b><\/span><\/span><\/span>com <\/b><\/span><\/span><\/span>W sempre menor que Q), Carnot <\/b><\/span><\/span><\/span>demonstrou que,<\/b><\/span><\/span><\/span>\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>teoricamente<\/b><\/span><\/span><\/span>, existe uma\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>sequ\u00eancia espec\u00edfica de transforma\u00e7\u00f5es<\/b><\/span><\/span><\/span>\u00a0na qual a m\u00e1quina t\u00e9rmica\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>obt\u00e9m o m\u00e1ximo de rendimento<\/b><\/span><\/span><\/span>. <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

O <\/b><\/span><\/span><\/span>ciclo <\/b><\/span><\/span><\/span>no qual isso ocorre \u00e9 <\/b><\/span><\/span><\/span>denominado\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>ciclo de Carnot<\/b><\/span><\/span><\/span>\u00a0e a <\/b><\/span><\/span><\/span>m\u00e1quina que opera segundo esse ciclo <\/b><\/span><\/span><\/span>\u00e9 <\/b><\/span><\/span><\/span>chamada\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>m\u00e1quina de Carnot<\/b><\/span><\/span><\/span>.<\/b><\/span><\/span><\/span> <\/b><\/p>\n

Por ser <\/b><\/span><\/span><\/span>ideal e imagin\u00e1ria<\/b><\/span><\/span><\/span>, a <\/b><\/span><\/span><\/span>m\u00e1quina proposta por Carnot n\u00e3o contraria<\/b><\/span><\/span><\/span> a <\/b><\/span><\/span><\/span>segunda lei da Termodin\u00e2mica.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\u00a0Sequ\u00eancia do\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>ciclo de Carnot\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>cuja m\u00e1quina t\u00e9rmica que o realiza \u00e9 denominada <\/b><\/span><\/span><\/span>m\u00e1quina <\/b><\/span><\/span><\/span>de Carnot:<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\u00a0<\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

F\u00f3rmulas do rendimento de uma m\u00e1quina de Carnot<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\u00a0<\/span><\/p>\n

Carnot demonstrou que o rendimento (<\/b><\/span><\/span><\/span>\u03b7<\/b><\/span><\/span><\/span>) <\/b><\/span><\/span><\/span>de uma <\/b><\/span><\/span><\/span>m\u00e1quina t\u00e9rmica depende somente <\/b><\/span><\/span><\/span>das <\/b><\/span><\/span><\/span>temperaturas entre as quais ela trabalha <\/b><\/span><\/span><\/span>ou que, no <\/b><\/span><\/span><\/span>ciclo de Carnot, o rendimento \u00e9 fun\u00e7\u00e3o exclusiva das temperaturas absolutas das fontes fria e quente e n\u00e3o depende da subst\u00e2ncia que faz a m\u00e1quina t\u00e9rmica funcionar.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Carnot demonstrou que:<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0<\/span><\/p>\n

M\u00e1quinas frigor\u00edficas<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\u00a0<\/span><\/p>\n

M\u00e1quinas frigor\u00edficas s\u00e3o dispositivos que, durante seu funcionamento, efetuam a <\/b><\/span><\/span><\/span>transforma\u00e7\u00e3o trabalho em calor.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Os <\/b><\/span><\/span><\/span>refrigeradores s\u00e3o m\u00e1quinas frigor\u00edficas <\/b><\/span><\/span><\/span>que, ao <\/b><\/span><\/span><\/span>funcionarem, transferem calor de um sistema em menor temperatura <\/b><\/span><\/span><\/span>(congelador) <\/b><\/span><\/span><\/span>para o meio exterior, que se encontra a uma temperatura mais alta.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\u00a0As <\/b><\/span><\/span><\/span>m\u00e1quinas frigor\u00edficas n\u00e3o contrariam <\/b><\/span><\/span><\/span>o enunciado da <\/b><\/span><\/span><\/span>segunda lei da Termodin\u00e2mica, <\/b><\/span><\/span><\/span>que a <\/b><\/span><\/span><\/span>referida passagem n\u00e3o \u00e9 espont\u00e2nea, <\/b><\/span><\/span><\/span>ocorrendo \u00e0 <\/b><\/span><\/span><\/span>custa de um trabalho externo.<\/b><\/span><\/span><\/span> <\/b><\/p>\n

No <\/b><\/span><\/span><\/span>refrigerador das geladeiras comuns existe um l\u00edquido refrigerante <\/b><\/span><\/span><\/span>(freon, tetrafluoretano, etc,), que, ao <\/b><\/span><\/span><\/span>sofrer expans\u00e3o passa do estado l\u00edquido ao estado gasoso, <\/b><\/span><\/span><\/span>que <\/b><\/span><\/span><\/span>abaixa a temperatura na serpentina interna (congelador). <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Esse <\/b><\/span><\/span><\/span>l\u00edquido refrigerante absorve calor do congelador <\/b><\/span><\/span><\/span>e, <\/b><\/span><\/span><\/span>atrav\u00e9s<\/b><\/span><\/span><\/span> de um <\/b><\/span><\/span><\/span>mecanismo ele \u00e9 for\u00e7ado <\/b><\/span><\/span><\/span>a <\/b><\/span><\/span><\/span>entrar no condensador, onde \u00e9 comprimido at\u00e9 se liquefazer <\/b><\/span><\/span><\/span>e nessa <\/b><\/span><\/span><\/span>liquefa\u00e7\u00e3o cede calor<\/b><\/span><\/span><\/span> ao <\/b><\/span><\/span><\/span>ambiente atrav\u00e9s da serpentina externa. <\/b><\/span><\/span><\/span>Esse <\/b><\/span><\/span><\/span>processo se repete ciclicamente. \u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Efici\u00eancia de uma m\u00e1quina frigor\u00edfica<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\u00a0A <\/b><\/span><\/span><\/span>efici\u00eancia (e) <\/b><\/span><\/span><\/span>de uma <\/b><\/span><\/span><\/span>m\u00e1quina frigor\u00edfica <\/b><\/span><\/span><\/span>\u00e9 expressa pela <\/b><\/span><\/span><\/span>rela\u00e7\u00e3o entre a quantidade de calor retirada da fonte fria (Q<\/b><\/span><\/span><\/span>2<\/b><\/span><\/span><\/sub><\/span>) e o trabalho externo (W) envolvido nessa transfer\u00eancia.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\u00a0<\/span><\/p>\n

O que voc\u00ea deve saber, informa\u00e7\u00f5es e dicas<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\u00a0<\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\u00a0<\/span>M\u00e1quina t\u00e9rmica <\/b><\/span><\/span><\/span>\u00a0\"\"<\/b><\/span><\/span><\/span> pode ser <\/b><\/span><\/span><\/span>definida como o dispositivo capaz de transformar parte de calor em trabalho.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Sequ\u00eancia do\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>ciclo de Carnot\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span>cuja <\/b><\/span><\/span><\/span>m\u00e1quina t\u00e9rmica <\/b><\/span><\/span><\/span>que o realiza \u00e9 denominada <\/b><\/span><\/span><\/span>m\u00e1quina de Carnot:<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\u00a0<\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Rendimento de uma m\u00e1quina t\u00e9rmica de Carnot:<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Quanto <\/b><\/span><\/span><\/span>maior a temperatura de uma subst\u00e2ncia<\/b><\/span><\/span><\/span>, <\/b><\/span><\/span><\/span>maior<\/b><\/span><\/span><\/span> o <\/b><\/span><\/span><\/span>movimento das suas part\u00edculas<\/b><\/span><\/span><\/span>, mais <\/b><\/span><\/span><\/span>desorganizada<\/b><\/span><\/span><\/span> ela est\u00e1 e, portanto, <\/b><\/span><\/span><\/span>maior<\/b><\/span><\/span><\/span> a sua <\/b><\/span><\/span><\/span>entropia<\/b><\/span><\/span><\/span>, assim, \u00e0 <\/b><\/span><\/span><\/span>temperatura de zero absoluto (0K ou -273<\/b><\/span><\/span><\/span>o<\/b><\/span><\/span><\/sup><\/span>C) quando todas as vibra\u00e7\u00f5es at\u00f4micas e movimento param, a entropia \u00e9 nula, porque n\u00e3o h\u00e1 movimento desordenado.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\u00a0<\/span><\/p>\n

M\u00e1quinas frigor\u00edficas s\u00e3o dispositivos <\/b><\/span><\/span><\/span>que, <\/b><\/span><\/span><\/span>durante<\/b><\/span><\/span><\/span> seu <\/b><\/span><\/span><\/span>funcionamento, <\/b><\/span><\/span><\/span>efetuam a <\/b><\/span><\/span><\/span>transforma\u00e7\u00e3o trabalho em calor.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Os <\/b><\/span><\/span><\/span>refrigeradores s\u00e3o m\u00e1quinas frigor\u00edficas <\/b><\/span><\/span><\/span>que, ao <\/b><\/span><\/span><\/span>funcionarem, transferem calor <\/b><\/span><\/span><\/span>de um <\/b><\/span><\/span><\/span>sistema em menor temperatura (congelador) para o meio exterior, que se encontra a uma temperatura mais alta.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0\"\"<\/span><\/p>\n

\u00a0<\/span>De acordo com a <\/b><\/span><\/span><\/span>segunda lei da Termodin\u00e2mica<\/b><\/span><\/span><\/span>, a <\/b><\/span><\/span><\/span>entropia do Universo <\/b><\/span><\/span><\/span>tende <\/b><\/span><\/span><\/span>a aumentar com o tempo.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Efici\u00eancia de uma m\u00e1quina frigor\u00edfica<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

A <\/b><\/span><\/span><\/span>efici\u00eancia (e) <\/b><\/span><\/span><\/span>de uma <\/b><\/span><\/span><\/span>m\u00e1quina frigor\u00edfica <\/b><\/span><\/span><\/span>\u00e9 expressa pela <\/b><\/span><\/span><\/span>rela\u00e7\u00e3o entre a quantidade de calor retirada da fonte fria (Q<\/b><\/span><\/span><\/span>2<\/b><\/span><\/span><\/sub><\/span>) e o trabalho externo (W) envolvido nessa transfer\u00eancia.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\u00a0\"\"<\/span><\/p>\n

Analizar <\/b><\/span><\/span><\/span><\/span>atentamente cada sequ\u00eancia do ciclo de Carnot <\/b><\/span><\/span><\/span><\/span>na teoria acima.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Observe atentamente o <\/b><\/span><\/span><\/span>processo f\u00edsico representado na sequ\u00eancia de figuras a seguir. <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Considere, para <\/b><\/span><\/span><\/span>efeito de an\u00e1lise, que a casinha e a bomba constituem um sistema f\u00edsico fechado. <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Note que <\/b><\/span><\/span><\/span>tal processo \u00e9 iniciado na figura 1 <\/b><\/span><\/span><\/span>e \u00e9 <\/b><\/span><\/span><\/span>conclu\u00eddo na figura 3. <\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Pode-se <\/b><\/span><\/span><\/span>afirmar <\/b><\/span><\/span><\/span>que, no <\/b><\/span><\/span><\/span>final dessa sequ\u00eancia<\/b><\/span><\/span><\/span>, a <\/b><\/span><\/span><\/span>ordem do sistema \u00e9 maior que no in\u00edcio <\/b><\/span><\/span><\/span>e, portanto, <\/b><\/span><\/span><\/span>durante o processo representado, a entropia do sistema diminui.<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Como a <\/b><\/span><\/span><\/span>entropia refere-se \u00e0 desordem do sistema<\/b><\/span><\/span><\/span>, a <\/b><\/span><\/span><\/span>entropia diminui. Essa situa\u00e7\u00e3o \u00e9 imposs\u00edvel, pois a entropia deve sempre ser positiva, maior que zero e sempre aumentar.\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

Confira os exerc\u00edcios com resolu\u00e7\u00e3o comentada<\/span><\/a><\/h3>\n

\u00a0<\/b><\/span><\/span><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Segunda lei da Termodin\u00e2mica \u00a0 M\u00e1quinas t\u00e9rmicas M\u00e1quina t\u00e9rmica pode ser\u00a0qualquer dispositivo capaz de transformar a energia interna de um combust\u00edvel em energia mec\u00e2nica. Tamb\u00e9m pode ser definida como o dispositivo capaz de transformar parte de calor em trabalho. Observe esse exemplo: o motor de um carro \u00e9 a fonte quente, local onde ocorre a queima do combust\u00edvel, que fornece<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"parent":2067,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"om_disable_all_campaigns":false,"_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"class_list":["post-2126","page","type-page","status-publish","hentry"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/fisicaevestibular.com.br\/novo\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/2126","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/fisicaevestibular.com.br\/novo\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/fisicaevestibular.com.br\/novo\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fisicaevestibular.com.br\/novo\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fisicaevestibular.com.br\/novo\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2126"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/fisicaevestibular.com.br\/novo\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/2126\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2135,"href":"https:\/\/fisicaevestibular.com.br\/novo\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/2126\/revisions\/2135"}],"up":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fisicaevestibular.com.br\/novo\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/2067"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/fisicaevestibular.com.br\/novo\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2126"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}