INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA PARAÍBA

Alunos:

Jadde Caroline Igor Carvalho Ramiza Irineu Thaís Milene

Curso : Automação Industrial ( 2º período )

Professor : Gil Luna

ARTIGO : SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA

João Pessoa, de Agosto de 2014

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 útil disponível no universo será sempre menor que no instante anterior.

As máquinas térmicas reversíveis têm como finalidade gerar trabalho mecânico a partir de pelo menos duas fontes de calor em temperaturas diferentes. A cada ciclo de operação, uma quantidade de calor é retirada da fonte quente e parte rejeitada à fonte fria, essa última necessária para se estabelecer o ciclo. A reversão consiste na possibilidade de se usar a mesma quantidade de trabalho anteriormente gerado em uma máquina operando um ciclo revertido, um refrigerador, permitindo assim que o calor rejeitado na fonte fria retorne à fonte quente, criando-se assim uma volta ao estado original do universo.

Alguns efeitos que tornam os processos irreversíveis.

Transferência de calor com diferença finita de temperatura. Expansão não resistida de um gás ou líquido para pressões mais baixas.

Reações químicas espontâneas. Misturas espontâneas de matéria em diferentes composições ou

estados. Atrito - por escorregamento ou de fluidos. Magnetização ou Polarização com histerese. Deformação não elástica.

Embora esta lista não seja exaustiva ela sugere que todos os processos reais são irreversíveis.

CONCLUSÃO

A Segunda Lei da Termodinâmica está intrinsecamente relacionada a fenômenos do cotidiano tais como um gás em expansão, a geração de Calor pelo atrito ou um objeto quente esfriando ao ar livre. No caso da entropia é costumeiro relacionarmos unicamente com máquinas, devido a pouca divulgação das outras áreas que essa grandeza pode abranger. Visto que, os processos reais são processos irreversíveis, simples acontecimentos diários podem ser processos que envolvem a entropia. Logo, o estudo da entropia não está unicamente relacionado ao rendimento de máquinas térmicas, mas também a diversas outras áreas que envolvem o estudo dos fenômenos atmosféricos, a busca por melhoria dos processos industrias, e até mesmo em hipóteses de criação e desenvolvimento do universo, dentre outros.

REFERÊNCIAS

[1] HALLIDAY, David, RESNICK, Robert, WALKER, Jearl, Fundamento da Física, v.2: Gravitação, Ondas e Termodinâmica - Rio de Janeiro: Ed. LTC, 2006.

[2] H.M. Nussenzveig, Curso de Física Básica, Editora Edgard Blücher, volume 2, capítulo 10 3ª edição (2012).

[3] Julio Güémes, Carlos Fiolhais e Manuel Fiolhais, Fundamentos de Termodinâmica do Equilíbrio, Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa (1998).