2 Lei da Termodin mica e M quinas T rmicas F sica Aplicada 2014

CENTRO UNIVERSITÁRIO FACEX
Disciplina: Física Aplicada
Prof. Johnson Rodrigues
E-mail: [e-mail]

2ª Lei da Termodinâmica e
Máquinas Térmicas

Segunda lei da Termodinâmica
A segunda lei da Termodinâmica pode ser enunciada de diferentes maneiras.
Calor não flui espontaneamente de um corpo com menor temperatura para um corpo com maior temperatura.
Enunciado de Kelvin-Planck

Para as máquinas térmicas:

É impossível a uma máquina térmica operando em ciclo converter integralmente calor em trabalho.
Enunciado de Kelvin-Planck

Segunda lei da Termodinâmica
A segunda lei da Termodinâmica, aplicada às máquinas

T1

Q1

Q2

W
Pela primeira lei da Termodinâmica:
W = Q1 – Q2

T2

ADILSON SECCO

térmicas, pode ser assim resumida:

Segunda lei da Termodinâmica
A segunda lei da Termodinâmica, aplicada às máquinas

T1

Q1

Q2

ADILSON SECCO

térmicas, pode ser assim resumida:

T1

W
Define-se o eficiência

 como:

W trabalho útil
 =calor
 =
Q
recebido

1

ou

 = Q Q– Q  = 1 – QQ
1

2

1

2

1

Ciclo de Carnot
O ciclo de Carnot é o ciclo teórico que, ao operar entre as temperaturas T1 e T2, apresenta o máximo rendimento, quando comparado a qualquer outro ciclo.
É constituído por duas transformações isotérmicas alternadas
ADILSON SECCO

a duas transformações adiabáticas:

A

B: Expansão isotérmica

B

C: Expansão adiabática

C

D: Compressão isotérmica

D

A: Compressão adiabática

O ciclo de Carnot
Eficiência
No ciclo de Carnot, o calor trocado é proporcional à temperatura absoluta da fonte, isto é:
Q=k·T

Calculemos, então, a eficiência de uma máquina de Carnot:

 =1–



Q2
Q1

1 k · T2
=
1
–
C k · T1
1

 C = 1 – TT

2
1

QF
K

W

K

QQ  W
W



QQ
W
1
K 
  K
W
W W
QQ

Relação entre a eficiência de uma máquina térmica ideal e o coeficiente de desempenho de um refrigerador ideal.
Partiremos da seguinte equação:

1 TQ TF
1 TQ  TF
TF
 

 
K

K TF TF
K
TF
TQ  TF
1 TQ
 
1 
K TF

TQ 1
 1 
TF K

TF
K
 
TQ 1  K

TF
  1 