Resumo nº7

 

3.7. Segunda Lei da Termodinâmica

 

A Primeira Lei da Termodinâmica nada nos diz sobre o sentido em que ocorrem espontaneamente os processos termodinâmicos.

Na Natureza muitos processos são irreversíveis.

Exemplos de processos irreversíveis

• Consideremos um recipiente isolado do exterior e dividido em duas partes por uma parede separadora; no lado 1 está um gás e o lado 2 encontra-se vazio. Ao retirar-se a parede separadora, o gás acaba, ao fim de algum tempo, por se distribuir uniformemente por todo o recipiente. O processo inverso, ou seja, o que levaria as moléculas de gás a encontrarem-se todas de novo no lado 1, também não ocorre espontaneamente.
 

• A passagem de corrente elétrica num condutor leva à libertação de energia como calor nesse condutor (efeito Joule). A energia elétrica fornecida pelo gerador é utilizada para o movimento organizado das cargas elétricas ao longo do condutor, as quais transferem energia para as partículas do condutor, aumentando a sua agitação. Também este processo é irreversível.

 

O que têm em comum todos os processos atrás analisados?

São processos irreversíveis, já que os processos inversos simplesmente não ocorrem na Natureza. Esta constatação tem a ver com a Segunda Lei da Termodinâmica.

Quando afirmamos que:

Nenhum sistema termodinâmico, que funcione ciclicamente (voltando ao estado inicial ao fim de um ciclo), pode transferir energia como calor de uma única fonte, transformando-a integralmente em trabalho.

ou

Um processo que consista exclusivamente na cedência de energia como calor de um corpo a temperatura mais baixa para um corpo a temperatura mais elevada é impossível.

ou

No Universo há uma contínua diminuição de energia útil.

estamos a referir-nos à Segunda Lei da Termodinâmica.

Máquinas térmicas e rendimento

As máquinas térmicas produzem trabalho à custa da transferência de energia como calor.

Durante um ciclo do seu funcionamento, uma máquina térmica transfere energia como calor, da fonte a temperatura mais alta designada por fonte quente, realizando trabalho mecânico, e cedendo energia como calor a outra fonte a temperatura mais baixa, designada por fonte fria.

Como, ao fim de um ciclo, a máquina volta ao seu estado inicial, a variação da sua energia interna é zero.

A energia como calor transferida da fonte quente é igual à energia como calor cedida à fonte fria mais o trabalho mecânico realizado.

O rendimento de uma máquina térmica é definido como a razão entre o trabalho realizado pela máquina e a energia como calor que a máquina recebe da fonte quente.

Exprime-se, normalmente, em percentagem.

 

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