A SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA E SUA APLICAÇÃO

SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA: E SUAS APLICAÇÕES

RESUMO

A tendência do calor a passar de um corpo mais quente para um mais frio, e nunca no sentido oposto, a menos que exteriormente comandado, é enunciada pela segunda lei da termodinâmica. Essa lei nega a existência do fenômeno espontâneo de transformação de energia térmica em energia cinética, que permitiria converter a energia do meio aquecido para a execução de um movimento (por exemplo, mover um barco com a energia resultante da conversão da água em gelo). De acordo com essa lei da termodinâmica, num sistema fechado, a entropia nunca diminui. O conceito de entropia, introduzido por Clausius, em 1865, como uma nova propriedade dinâmica de um sistema, evadiu todas as áreas do saber humano. Visto que, os processos reais são irreversíveis, o entendimento da entropia torna-se imprescindível em diversas áreas. Assim a entropia encontra aplicação, não só na física, na química e na engenharia , mas também na meteorologia, economia , psicologia, medicina , dentre outras áreas.

Palavras-chave: Termodinâmica. Entropia. Maquinas térmicas. Aplicações

INTRODUÇÃO

Aplicar leis da Física na análise de problemas socioeconômicos é uma tentação frequente que se justifica pela sensação de segurança que elas nos inspiram. A aplicação extensiva das leis e dos métodos da Física requer certos cuidados, pois o comportamento humano é regido por critérios mais restritivos, de caráter ético, social e religioso. Há, entretanto, situações especiais em que é possível extrair conclusões genéricas sobre os fenômenos que envolvem os humanos, em geral aquelas situações em que os condicionamentos físicos são muito fortes, como, por exemplo, alguns problemas da macroeconomia.

A Segunda Lei da Termodinâmica em termos da propriedade Entropia apresenta uma extraordinária resistência ao longo dos anos sendo amplamente acatada e até mesmo aplicada em outras áreas de conhecimento, como a engenharia, a metrologia, a economia, etc.

Neste trabalho mostraremos que a análise de sistemas a partir da visão da Segunda Lei é convenientemente realizada em termos da propriedade entropia.

DESENVOLVIMENTO TEÓRICO

Termodinâmica é o ramo da física que estuda as relações entre calor, temperatura, trabalho e energia. Abrange o comportamento geral dos sistemas físicos em condições de equilíbrio ou próximas dele. Qualquer sistema físico, seja ele capaz ou não de trocar energia e matéria com o ambiente, tenderá a atingir um estado de equilíbrio, que pode ser descrito pela especificação de suas propriedades, como pressão, temperatura ou composição química.

A primeira lei da termodinâmica é a lei de conservação de energia aplicada aos processos térmicos. Nela observamos a equivalência entre trabalho e calor. Este princípio pode ser enunciado a partir do conceito de energia interna. Esta pode ser entendida como a energia associada aos átomos e moléculas em seus movimentos e interações internas ao sistema.

Q= W + ∆U

Onde:

Q - Quantidade de calor recebida

∆U - Variação da energia interna do sistema

W - Trabalho realizado.

Sendo todas as unidades medidas em Joule (J).

A Segunda Lei da Termodinâmica, uma importante lei física, determina que a entropia total de um sistema termodinâmico isolado tende a aumentar com o tempo, aproximando-se de um valor máximo. Duas importantes consequências disso são que o calor não pode passar naturalmente de um corpo frio a um corpo quente, e que um motor que produza trabalho infinitamente, por calor, seja impossível.

Do ponto de vista macroscópico, a segunda lei da termodinâmica pode ser entendida como uma lei de evolução no sentido de definir a seta do tempo. Ela define processos reversíveis que ocorrem em um universo em constante equilíbrio, e processos irreversíveis onde o universo evolui de maneira a ''degradar-se'', isto é, de maneira tal que durante a evolução a energia