Atps De Termodinamica

ETAPA 3

Passo 1

Pesquisar em livros da área os diversos enunciados para a Segunda Lei da Termodinâmica, incluindo as concepções sobre definição de entropia.

A segunda lei da termodinâmica envolve o funcionamento das máquinas térmicas, ou seja, situações em que o calor é transformado em outras formas de energia.

O estudo das máquinas térmicas deixou os físicos bastante intrigados com situações que não ocorriam de maneira esperada, mesmo não violando a Lei da conservação de Energia.

Uma dessas situações que não ocorriam era a passagem espontânea de calor de um corpo frio para um corpo quente, o que sempre ocorre é o inverso, passagem espontânea de calor de um corpo quente para um corpo frio. Alguém poderia citar o refrigerador como a passagem de calor da região fria para uma região quente, mas não é espontâneo, para que ocorra é necessária à utilização de um motor que realize o trabalho.

A outra situação que não ocorre é a transformação integral de calor em trabalho. As máquinas térmicas trabalham utilizando duas fontes de temperaturas diferentes, de modo que uma parte do calor retirado da fonte quente é enviada a fonte fria. Não é possível transformar todo o calor retirado da fonte quente em trabalho.

Foram essas duas situação também chamadas de proibições que deram origem a segunda lei da termodinâmica:

O calor flui espontaneamente de um corpo quente para um corpo frio, o inverso só ocorre com a realização de trabalho e nenhuma máquina térmica que opera em ciclos pode retirar calor de uma fonte e transforma-lo integralmente em trabalho.

Fazendo uma comparação entre a primeira e a segunda lei da termodinâmica, podemos dizer que enquanto a primeira lei da termodinâmica estabelece a conservação de energia em qualquer transformação, a segunda lei estabelece condições para que as transformações termodinâmicas possam ocorrer.

A entropia está relacionada com as noções de ordem e desordem microscópica e, especificamente, a transição de um estado desordenado para um estado mais desordenado. Um estado é mais desordenada pode levar muitos diferentes estados microscópicos. A entropia vem do grego 'voltar', é uma função termodinâmica.

Em termodinâmica, a entropia é uma função de estado (pressão, temperatura, volume, quantidade de substâncias introduzidas...), no meio do século XIX por Clausius no segundo princípio, com base no trabalho de Carnot. Clausius introduziu essa quantidade para caracterizar matematicamente a irreversibilidade dos processos físicos, como a transformação do trabalho em calor. Ele mostrou que a razão Q / T (onde Q é a quantidade de calor trocada por um sistema à temperatura T) é, na termodinâmica clássica, a mudança de uma função de estado que ele chamou de entropia S cuja unidade é o joule por kelvin (J / K).

A unidade de entropia, Joule por Kelvin é a quantidade de entropia adquirida por um sistema que recebe um calor Joule Kelvin. Projetada em uma turbina, a água de uma represa se transforma sua energia gravitacional em energia elétrica, mais tarde vamos fazer um movimento em um motor elétrico ou calor, em um radiador.

Ao longo dessas transformações, a energia é degradada, em outras palavras, a sua entropia aumenta. Um copo que quebra nunca volta para trás, um corpo que morre viverá novamente mais.

A entropia total de um sistema isolado sempre deve aumentar, a doença ainda está crescendo, é a segunda lei da termodinâmica.

Originalmente, a entropia se refere ao fenômeno da inversão térmica que equaliza a temperatura ou a dissipação de energia em calor, mas é uma lei bem mais geral que não é tão fácil de interpretar.

É até difícil entender o conceito de energia, esta quantidade para um sistema isolado que tem a propriedade de manter até o início dos tempos. A energia (mecânica, química, térmica, eletromagnética) é preservado, ele pode ser criada nem destruída, mas isto está mudando. Lavoisier disse que "nada se perde, nada se cria, tudo se transforma”.

Caso contrário, surpreendente é o conceito de entropia. Para o mesmo sistema isolado, a entropia pode permanecer constante, ele vai crescer indefinidamente. Entropia, incerteza, caos, complexidade, é parte do mesmo conceito.

Passo 2

Representar o diagrama de Ciclo de Carnot e verificar se esse ciclo pode ser proposto ao sistema de motor de explosão de um automóvel.

Se define ciclo de Carnot como um processo cíclico reversível que utiliza um gás perfeito, e que consta de duas transformações isotérmicas e duas adiabáticas, tal como é mostrado na figura.

A representação gráfica do ciclo de Carnot em um diagrama p-V é o seguinte:

Ramo A-B isotérmica a temperatura T1

Ramo B-C adiabática

Ramo C-D isotérmica a temperatura T2

Ramo D-A adiabática

Processo de A para B: corresponde a uma expansão isotérmica à temperatura Tq. O gás é posto em contacto térmico, através da base do cilindro, com uma fonte de energia sob a forma de calor à temperatura Tq. Durante a expansão do volume VA para o volume VB, o gás recebe energia, |Qq|, e realiza trabalho, WAB, para empurrar o pistão, aumentando, desta forma, o volume dentro do cilindro.

Processo de B para C: a base do cilindro é substituída por uma parede não condutora e o gás expande de forma adiabática, isto é, não entra nem sai do sistema energia sob a forma de calor. Durante a expansão, a temperatura do gás diminui de Tq para Tf e o gás realiza trabalho, WBC, ao empurrar o pistão.

Processo de C para D: o gás é posto em contacto térmico, através da base do cilindro, com uma fonte de energia sob a forma de calor à temperatura Tf e é comprimido isotermicamente. O pistão move-se de forma a diminuir a área dentro do cilindro, realizando trabalho, WCD, sob o gás que é comprimido até ao volume VD. Durante este processo, o gás transfere energia sob a forma de calor, |Qf|, para a fonte fria.

Processo de D para A: novamente a base do cilindro é substituída por uma parede não condutora, ocorrendo uma compressão adiabática. O gás continua a ser comprimido pelo pistão que realiza trabalho, WDA, sob o gás,