2º Ano - Aula 3.7 - Virtual - 2ª Lei da Termodinâmica

Bom dia, queridos alunos,

Hoje vamos estudar a lei física que permitiu construir máquinas que causaram uma verdadeira revolução no mundo, que praticamente definiu como nossa sociedade e economia são nos dias de hoje. Estou falando das Máquinas a Vapor e da Revolução Industrial.

Primeiro, vejamos o vídeo a seguir:

Vídeo 1

(Mini Máquina a Vapor)

Em teoria, uma máquina térmica, funciona de acordo com o esquema abaixo, reduzindo nosso problema a poucas variáveis:

Figura 1

(Máquina Térmica)

A 2ª Lei da Termodinâmica diz que o rendimento deste tipo de máquina térmica pode ser calculado de acordo com as fórmulas:

Q1 = ΔU + τ + Q2

mas como numa máquina deste tipo, que segue um Ciclo de Carnot, a temperatura sempre fica oscilando entre T1 e T2, podemos dizer que num processo contínuo, ΔT = 0, por consequência, ΔU = 0, então.

Q1 = τ + Q2

ou

τ = Q1 - Q2 (A)

Assim, o rendimento é calculado em função do trabalho obtido, pelo calor fornecido:

r = τ / Q1

substituindo a fórmula (A) temos:

r =  1 - [Q2 / Q1] (B)

mas, pelo Ciclo de Carnot, existe uma proporção entre os calores e as temperaturas, das fontes quentes e frias, de modo que a fórmula pode ser escrita como:

r =  1 - [T2 / T1] (C)

(2ª Lei da Termodinâmica)

Ciclo de Carnot

Applet

Observe e estude as imagens:

Figura 2

(Esquema de uma Máquina em Ciclo Fechado de Carnot)

Figura 3

(Gráfico do Ciclo de Carnot)