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10/08/2012

Termodinâmica Aplicada

Limites da Primeira Lei

Termodinâmica
No estudo da termodinâmica básica vimos que a
energia deve ser conservar e que a Primeira Lei enuncia
essa conservação.
Porém, o cumprimento da Primeira Lei não nos garante
que um processo ocorra realmente.
Exemplo

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10/08/2012

Termodinâmica
Outros exemplos que a Primeira Lei não é capaz deexplicar:
a) Um corpo mais quente troca calor com uma
vizinhança mais fria, mas o inverso não ocorre
espontaneamente.
b) Ar a alta pressão num reservatório escoa
espontaneamente para a vizinhança assim que a
válvula é aberta, mas o sentido contrário não é
possível acontecer.

Termodinâmica Aplicada

2º Princípio da Termodinâmica

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Termodinâmica
Aspectos da 2ª Lei
1.Prever o sentido dos processos.
2. Estabelecer condições para o equilíbrio.
3. Determinar o melhor desempenho teórico de
ciclos, motores e outros dispositivos.
4. Avaliar quantitativamente os fatores que impedem
o alcance do melhor nível de desempenho teórico.

Termodinâmica
Aspectos da 2ª Lei
5. Definir uma escala de temperatura independente
das propriedades de qualquer substânciatermométrica.
6. Desenvolver meios para avaliar propriedades tais
como energia interna e entalpia em termos de
propriedades que são fáceis de obter

experimentalmente.

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Termodinâmica
Além da direção dos processos a 2ª Lei identifica a
qualidade da energia, bem como a quantidade
como já fazia a Primeira Lei.
A qualidade da energia é uma grande preocupação
dosengenheiros.

Termodinâmica
Enunciado de Clausius

“É impossível para qualquer sistema operar de tal
maneira que o único resultado seja a transferência de
maneira que único resultado seja transferência de
energia sob a forma de calor de um corpo mais frio para
um corpo mais quente. ”

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Termodinâmica
Enunciado de Kelvin Planck
“É impossível admitir-se uma máquina cíclica quetransfere
calor de uma fonte fria para uma fonte quente sem que ela se
movimente à custa de uma trabalho externo”

Termodinâmica
Segundo Kelvin-Planck:
É impossível para qualquer sistema operar em um
ciclo termodinâmico forneça uma quantidade líquida
de trabalho para a sua vizinhança enquanto recebe
energia por transferência de calor de um único
reservatório térmico. Isto é, uma máquinatérmica
deve trocar calor com uma fonte de baixa
deve trocar calor com uma fonte de baixa
temperatura além de receber calor de uma fonte a
alta temperatura para se manter em operação.

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Termodinâmica

Termodinâmica
O enunciado de Kelvin-Planck também pode ser
expresso como:
“ nenhuma máquina térmica pode ter uma

eficiência térmica de 100% ou como para uma
usinade potência funcionar, o fluido de trabalho
deve trocar calor com a fornalha e também com
o ambiente. Isso mostra que é impossível se ter
uma eficiência 100% mesmo para máquinas
uma eficiência 100% mesmo para máquinas
térmicas ideais e que isso não se deve ao atrito
ou outro efeito de natureza dissipativa.”

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Termodinâmica
Equivalência dos Enunciados

Os enunciadosde Clausius e de Kelvin-Planck são
equivalentes sendo que se um deles for violado,
equivalentes sendo que se um deles for violado
consequentemente o outro também será.

Termodinâmica
Termodinâmica
Ciclos de Potência

Máquinas Térmicas
Trabalho pode ser transformado em calor de
forma direta e completa, mas a conversão de calor
em trabalho exige a utilização de dispositivos
especiaischamados de máquinas térmicas.

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10/08/2012

Termodinâmica
Ciclos de Potência

Máquinas Térmicas
Características:
1. Recebem calor de uma fonte à alta temperatura.
2. Convertem parte desse calor em trabalho.
3. Rejeitam o restante do calor para um reservatório
à baixa temperatura.
4. Operam em um ciclo.

Termodinâmica
Termodinâmica
Ciclos de Potência

Máquinas Térmicas...
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