Aquecimento Arrefecimento e sistemas de 2ª Lei da Termodinâmica

processos irreversíveis Degradação da Energia Na Natureza existem muitos processos espontâneos (todos aqueles que ocorrem “naturalmente” sem recurso a uma máquina ou factor externo ao sistema). ocorrem num certo sentido, sendo o sentido inverso impossível, a menos que intervenha um factor externo ao sistema processos irreversíveis

Em todos aqueles processos verifica-se a Lei da Conservação da Energia e, por conseguinte, a 1ª Lei da Termodinâmica. E não seriam violadas se eles acontecessem no sentido inverso! É a 2ª Lei da Termodinâmica que nos mostra o sentido “natural” da evolução dos fenómenos. Além disso ela também nos diz que além de uma quantidade a energia também tem qualidade!

quando perde a capacidade de realizar trabalho (trabalho útil). A energia degrada-se quando perde a capacidade de realizar trabalho (trabalho útil). Por isso o η dos processos termodinâmicos é sempre < 100 %

2ª Lei da Termodinâmica 2ª Lei da Termodinâmica Num sistema isolado, a quantidade de energia útil nunca aumenta O sentido de um processo irreversível é o da degradação da energia Um sistema isolado evolui naturalmente no sentido da maior desordem Entropia (S) é uma medida da desordem e da perda de capacidade do sistema para produzir trabalho, ou seja, da menor qualidade da energia do sistema A nível microscópico o aumento da entropia corresponde à passagem de um estado de menor complexidade para outro mais complexo 2ª Lei da Termodinâmica A entropia de um sistema isolado não pode diminuir

A entropia do Universo nunca diminui Universo = Sistema + Vizinhança, logo, é um sistema isolado 2ª Lei da Termodinâmica A entropia do Universo nunca diminui Os fenómenos naturais ocorrem sempre no sentido do aumento da entropia B – Furacão Isabel em 15/09/2003 A – Vulcão Etna em erupção, em 2001

A 2ª Lei da Termodinâmica não contraria a 1ª porque a totalidade da energia do Universo mantém-se, mas diminui a capacidade de realização de trabalho porque há degradação da “qualidade” da energia A 2ª Lei completa a 1ª porque determina o sentido da evolução espontânea de um fenómeno explicando o que acontece em termos energéticos (maior quantidade de energia degradada e menor quantidade de energia utilizável)

É possível transformar trabalho em calor E Calor em Trabalho? Funcionam com base em processos cíclicos (em que o estado final coincide com o inicial) durante os quais há transferência de energia como trabalho, calor ou radiação Máquinas térmicas

Máquinas térmicas A realização de trabalho faz-se a partir de transferências de calor entre duas fontes a temperaturas diferentes fonte quente – encontra-se a temperatura mais elevada fonte fria – encontra-se a temperatura mais baixa Ex: motor de um automóvel, centrais térmicas, reactores dos aviões Rendimento

Máquinas Frigoríficas Recebem trabalho (porque não é uma transformação espontânea) para retirar calor a uma fonte fria cedendo-o à fonte quente Ex: frigorífico e ar condicionado Frigorífico Eficiência Como pode ser maior que 1 não se deve exprimir em %, ex: ε = 5 , por cada joule consumido pela máquina ela extrai 5 J da fonte fria lançando 5+1=6J para o ambiente Ar condicionado