engenharia

Calor absorvido; gás ideal; expansão isotérmica e reversível:  a energia das moléculas não varia quando T é cte




não existe atração nem repulsão no gás ideal
∆U= 0 q=-w

qrev = nRTln(Vf /Vi)

qrev/T = nRln(Vf /Vi)

ΔS = qrev/T

(Jmol-1K-1)

leve o sistema de um estado 1 a um estado 2 por um caminho reversível

⇘ mudança de entropia do sistema (critério para prever a direção)

 em um processo:
- reversível, a entropia do universo é cte;
- irreversível, a entropia do universo aumenta(expansão livre de gás ou resfriamento de um corpo)

qrev/T ≠ qirrev/T
ΔS ≥ q /T

qrev > qirrev

então

ΔS > qirrev / T

desigualdade de Clausius

⇘ sistema isolado, a T cte, q=0 e ΔStotal ≥ 0, a entropia de um sistema não pode diminuir ( 2a lei da termodinâmica)

 numa mudança espontânea a entropia de um sistema isolado aumenta :
ΔStotal ≥ 0
↓
ΔSsistema + ΔSvizinhanças

- sistema isolado: q = 0

→ irreversível (espontâneo): ΔS > 0

→ reversível (equilíbrio térmico): ΔS = 0

ΔStotal = ΔSsis + ΔSviz
ΔSt > 0 processo espontâneo

T2

-q →

+q→

T1

T2 >T1
ΔS = q/T1 - q/T2

Para T2 = T1

então ΔS > 0

ΔS = 0

(equilíbrio térmico)

Fonte de calor T2

⇣

Máquina térmica (~1mol gás ideal)

q2

Máquina
Térmica

→ w na viz

|q1| < |q2|

∆U = 0

w = q2 - q1 pois o trabalho realizado é cíclico

⇣ q1
Reservatório frio T1

ΔS = q1/T1 - q2/T2 mas, ΔS > 0

q1/T1 > q2/T2

 q1 > q2 T1/T2

a qtidade mínima liberada para o reservatório frio: q1 = q2 T1/T2 w = q2 - q1 = q2 - (q2 T1/T2) = q2( 1 - T1/T2 ) não dá para transformar todo calor em trabalho!

Eficiência termodinâmica



= trabalho líquido realizado pela máquina térmica = |w| = 1 – T1/T2 calor absorvido pela máquina



=

T2 – T1 =

1 – T1/T2

q2

(x 100%)

T2 na realidade,

 < 30 a 40 %

Qual é a eficiência de um motor de combustão interna, tendo w realizado = 1400J e q fornecido = 3200J?
Resp: