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Anjo Albuquerque
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Degradao de energia e rendimento
Anjo Albuquerque
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Degradao de energia e rendimento
Mdulo inicial
Degradao de energia e rendimento
Mdulo inicial
Degradao de energia e rendimento
Rendimento
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Anjo Albuquerque
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Tipos de equilbrio
Mecnico
Qumico
Trmico
Se os
sistemas
estiverem
em
contacto
trmico
Se houver
transferncia de
corpsculos entre
sistemas reagentes
Se os sistemas
interatuarem
mecanicamente,
realizando
trabalho
Aps a interao
T1 = T2
Anjo Albuquerque
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Equilbrio Termodinmico
Quando se atingem,
simultaneamente, todos os equilbrios
entre o sistema e a sua vizinhana.
Anjo Albuquerque
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Equilbrio Trmico
Os corpos esto constantemente a emitir radiao e a receber
radiao de tudo o que os rodeia. Se um corpo emitir maior quantidade
de energia por radiao do que absorve, a sua temperatura diminui, e
a temperatura da vizinhana aumenta.
Quando o corpo emite tanta energia como aquela
que absorve, a sua temperatura estabiliza e diz-se
que atingiu o equilbrio trmico (as potncias de
radiao absorvida e emitida so iguais).
Anjo Albuquerque
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Lei zero da Termodinmica
Quando todos os corpos
esto em equilbrio
trmico, as suas
temperaturas so iguais.
Lei zero da termodinmica Se dois sistemas estiverem em equilbrio
trmico com um terceiro, tambm
esto em equilbrio trmico entre si.
Anjo Albuquerque
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Equilbrio Trmico e Radiao
Colocar 3 latas num recipiente
termicamente isolado.
Ao fim de algum tempo todos os corpos
esto mesma temperatura.
A potncia irradiada (emisso) por um corpo igual
potncia que esse corpo absorve (absoro) da sua
vizinhana como radiao.
Porm todos os corpos continuam
a radiar energia.
As respetivas taxas de absoro e
de emisso de radiao so iguais.
Anjo Albuquerque
35
1 Lei da Termodinmica OU LEI DA CONSERVAO DE ENERGIA
Relaciona as energias que transitam do sistema para o exterior, ou vice-versa e a consequente variao de energia interna.
Na maioria dos sistemas que interessam termodinmica no h macroscopicamente variao de energia cintica nem de energia potencial.
H transformaes de energia que se podem traduzir apenas POR VARIAO DE ENERGIA INTERNA DOS SISTEMAS
Eint = W + Q + R
1 Lei da Termodinmica
Anjo Albuquerque
36
Sistema no isolado
Eint = W + Q + R
Sistema isolado
Eint = 0
A energia interna de um sistema
isolado uma constante pelo que a
A energia interna de um sistema
no isolado no uma constante
pelo que a
Ao escrevermos a 1 Lei estamos a
admitir uma conveno de sinais:
Quando entra energia no sistema seja sob
a forma de W, Q ou R estes so positivos pois fazem aumentar a Eint>0. Quando sai energia do sistema, ento Q, W ou R so negativos e Eint
TRANSFERNCIAS DE ENERGIA PARA
UM SISTEMA
CAPACIDADE TRMICA MSSICA E
VARIAO DE ENTALPIA
Q = m c T c - capacidade trmica mssica
C = m c C - capacidade trmica
Vimos que a energia transferida como calor entre dois sistemas se
no ocorrer mudana de fase era dada por:
E se ocorrer mudana de fase? Como calcular, por exemplo, a energia
necessria para a gua passar do estado slido para o estado lquido e
desta para o estado gasoso?
E = m H H - Variao de entalpia
Q = C T
CAPACIDADE TRMICA MSSICA E
VARIAO DE ENTALPIA
H - Quantidade de energia recebida ou cedida pela unidade de
massa de uma substncia ou material para que sofra uma mudana de
estado fsico variao de entalpia
Qualquer transferncia de energia conduz
a diminuio de energia til, apesar da
energia total se manter constante, pois
uma parte deixa de estar disponvel para
a realizao de trabalho.
A segunda lei da Termodinmica prev esta degradao.
Os processos que ocorrem espontaneamente na Natureza do-se
no sentido da diminuio da energia til.
DEGRADAO DA ENERGIA
2 LEI DA TERMODINMICA
No entanto em qualquer
destas situaes h
degradao de energia.
A quantidade de energia
fornecida superior
quantidade de energia
produzida.
Realizam trabalho a
partir de transferncias
de energia.
A mquina a vapor o
avio e o canho so
exemplos de mquinas
trmicas.
Para que
um sistema
realize
trabalho
necessrio
fornecer-lhe
energia.
MQUINAS TRMICAS
Trabalho til
Ambiente
A locomotiva a vapor uma
mquina trmica.
Tem por base os princpios
desenvolvidos por James Watt.
James Watt 1736-1819
O carvo queimado na fornalha.
O calor libertado aquece a gua contida numa
caldeira at ebulio.
O vapor de gua produzido faz movimentar um
mbolo que est associado s rodas da locomotiva,
permitindo o seu movimento.
Os gases que se libertam da queima do carvo saem
pela chamin.
Fsico Escocs
Transformaes semelhantes do exemplo dado
levaram William Thomson (Lord Kelvin) a formular
o seguinte postulado.
POSTULADO DE KELVIN
Nenhum sistema termodinmico, que funcione de modo
cclico pode transferir calor de uma nica fonte,
transformando-o integralmente em trabalho.
Este postulado um dos possveis enunciados da 2 Lei da
Termodinmica.
A locomotiva a vapor uma aplicao desta Lei.
POSTULADO DE KELVIN
2 LEI DA TERMODINMICA
Fsico Irlands
MQUINAS TRMICAS
Um dos principais objetivos de quem
constri uma mquina trmica, que
esta tenha o maior rendimento
possvel.
POSTULADO DE CLAUSIUS
2 LEI DA TERMODINMICA
POSTULADO DE CLAUSIUS
impossvel transferir calor, espontaneamente,
de um sistema a temperatura mais baixa para
outro sistema a temperatura mais alta.
Fsico Alemo
Quando se adiciona o chocolate quente ao gelado, o
calor transfere-se, espontaneamente, num nico
sentido:
do chocolate para o gelado at se atingir o equilbrio
trmico.
S possvel transferir calor de uma
fonte fria para uma fonte quente
atravs da realizao de trabalho.
Ex: frigorfico, arcas congeladoras e
bombas de calor.
2 LEI DA TERMODINMICA
A eficincia de uma mquina frigorfica
o quociente entre a energia sob a forma de
calor que sai da fonte fria, Qf, e o trabalho
necessrio para realizar essa transferncia de
energia. Pode ser superior a 1. A eficincia
tpica de uma mquina frigorfica varia entre
4 e 6.
Uma eficincia igual a 5, significa que o
frigorfico retira 5 J de energia da fonte fria
(interior do frigorfico) para a fonte quente
(exterior), por cada 1 J de energia eltrica
que consome.
2 LEI DA TERMODINMICA
A quase totalidade dos fenmenos que ocorrem so irreversveis.
ENTROPIA
2 LEI DA TERMODINMICA
Em 1865, Clausis estabeleceu uma lei que necessitou da definio
de uma nova varivel de estado termodinmica ENTROPIA e
que mede a desordem que ocorre na estrutura de um sistema
medida que este evolui.
A quase totalidade dos fenmenos que
ocorrem so irreversveis.
ENTROPIA
2 LEI DA TERMODINMICA
Um corpo quente em contacto com um corpo
frio no pode aquecer.
A entropia de um sistema isolado no pode
diminuir.
2 LEI DA TERMODINMICA
LEI DA NO DIMINUIO DA ENTROPIA
Fsico Irlands
A entropia do universo nunca diminui
Nos processos espontneos, h diminuio de
energia til.
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52 ALBEDO
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