FQU 01 Existem fenômenos naturalmente considerados como expontâneos gás expande naturalmente até ocupar todo o volume Corpo aquecido tende a resfriar até.

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1 FQU 01 Existem fenômenos naturalmente considerados como expontâneos gás expande naturalmente até ocupar todo o volume Corpo aquecido tende a resfriar até a tingir a temperatura ambiente Espontaneidade esta associado a processos que podem acontecer sem a necessidade de realização de trabalho Segunda Lei - espontaneidade

2 FQU 02 Segundo Kelvin – Não é possível um processo que tenha como único resultado a absorção de calor de um reservatório térmico e a sua completa conversão em trabalho. Sempre existe uma quantidade de calor que é transferida para um reservatório frio Segunda Lei - Enunciado Exemplo da Bola sobre a mesa

3 FQU 03 Constituido por: fonte de calor (fonte quente) Sorvedouro de calor (fonte fria) Máquina térmica (converte calor em trabalho Máquina térmica Importante: Temperatura nas fontes é constante Existe sempre uma parcela de calor que não é convertida em trabalho Máquina térmica

4 FQU 04 Outos exemplos: Gás em expansão Resfriamento de sistema aquecido A bola é o sistema Mesa faz parte das vizinhanças Sentido preferencial é aquele que favorece a dispersão caótica maior da energia. Uma bola em repouso sobre uma mesa Calor mesa (q) Trabalho (W) A mesa e a Bola

5 FQU 05 A mesa e a Bola

6 FQU 06 1 a Lei – define o conceito de energia interna - energia como um parâmetro conservativo - existe uma tendência a atingir um estado de menor energia ??? 1 a Lei Energia sistema (diminui) Energia das vizinhanças (aumenta) Espontâneo Não espontâneo O sentido do processo depende da conversão entre diferentes formas de energia Segunda Lei e Primeira Lei

7 FQU 07 A entropia de um sistema isolado aumenta numa mudança espontânea 1 a Lei – define o conceito de energia interna - energia como um parâmetro conservativo - energia interna como função de estado - define se um processo é possível ou não 2 a Lei – define o conceito de entropia ( É UMA MEDIDA DA DESORDEM MOLECULAR) - define se um processo é reversível ou não - entropia como um parâmetro não conservativo - entropia como função de estado - define se um processo é espontâneo ou não S tot = entropia do sistema + entropia das vizinhanças Entropia

8 FQU 08 O conceito de entropia tem como base a relação entre calor e grau de desordem. Trabalho não gera desordem e sim ordem Entropia é termodinâmicamente definida por Unidade J/K ou entropia molar J/K mol Para transformações finitas Entropia inversamente proporcional a temperatura Variação de entropia para um gás ideal em expansão isotérmica reversível Entropia

9 FQU 09 Gás ideal isotérmico S vizinhança SISTEMA VIZINHANÇA Vizinhança – reservatório de volume constante Como energia interna função de estado Se temperatura constante T Processo adiabático Entropia sistema e vizinhança

10 FQU 10 dS independe do processo PROVA : para um ciclo fechado - S = 0 Entropia como função de estado

11 FQU 11 1 – Expansão isotérmica reversível de A a B a T q 2 – Expansão adiabática reversível de B a C de T q a T f 3 – Compressão isotérmica reversível de C a D a T f 4 – Compressão adiabática reversível de D a A de T f a T q Ciclo de Carnot

12 TMA 12 Eficiência De acordo com Carnot Todas as máquinas reversíveis têm a mesma eficiência qualquer que seja o modo de operação. Ciclo de Carnot – máquina térmica

13 TMA 13 Máquina reversível – eficiência independe do modo de operação Duas máquinas térmicas acopladas, operando entre dois reservatórios idênticos Contradiz a segunda lei Ciclo de Carnot – máquina térmica

14 TMA 14 Todo ciclo reversível pode ser aproximado a um ciclo de Carnot Ciclo de Carnot – associado a outros ciclos

15 TMA 15 Como mostrar que a entropia indica que uma transformação espontânea sempre que dS tot 0 Sistema em contato térmico e mecânico com as vizinhanças, com mesma temperatura do sistema T Não há necessidade de equilíbrio mecânico Mudança de estado dS muda e dS viz também REVERSÍVEL IRREVERSÍVEL Desigualdade de Claussius

16 TMA 16 Resfriamento espontâneo

17 TMA 17 Transformação de fase tem variação de entropia associado Toda transformação de fase na temperatura de equilíbrio é considerada reversível Exotérmica H < 0 variação S < 0 (gera sistema mais ordenado) Endotérmica H > 0 variação S > 0 (gera sistema menos ordenado) Entropia padrão de transição Fusão (a T f ) Vaporização (a T v ) Argonio (Ar)14,71 (83,8K)74,53 (87,3K) Benzeno (C 6 H 6 )38,00 (279 K)87,19 (353 K) Água (H 2 O)22,00 (273,15 K)109,0 (373,15 K) Hélio (He)4,8 (1,8K e 30 bar)19,9 (4,22K) Entropia padrão de vaporização H vap (kJ/mol) T (C) S vap (J/Kmol) Benzeno+30,8 80,1+ 87,2 Cicloexano+30,1 80,7+ 85,1 Sulfeto de H+18,7- 60,1+ 87,9 Metano+ 8,18-161,5+ 73,2 Água+40,7 100,0+109,1 REGRA DE TROUTON Entropia de transformações de fase

18 TMA 18 Reversível - S tot = 0 S viz =- S Expansão livre (irreversível) W=0 Temperatura constante q=0 S viz =0 S tot = S Expansão de um gás ideal

19 TMA 19 Entropia em função da temperatura

20 TMA 20 A variação da entropia de qualquer transformação física ou química tende a zero quando a temperatura tende a Zero. S 0 para T 0 A terceira lei da termodinâmica