Segunda Lei da Termodinâmica

O motor ligado à fonte quente recebe uma quantidade de calor Q1, produz um trabalho W e envia o saldo de energia Q2 para fonte fria.

Podemos concluir que o trabalho W realizado pelo motor é igual à diferença entre as quantidades de calor trocadas com as fontes térmicas >>> W = Q1 - Q2

O rendimento de um dispositivo qualquer é a razão entre a energia útil e a energia consumida correspondente. No caso do motor a energia útil corresponde ao trabalho realizado W e a energia consumida à quantidade de calor recebida da fonte quente Q1.

r = W / Q1, como W = Q1 - Q2 >>> r = (Q1 - Q2) / Q1

O rendimento é adimensional, podendo ser apresentado em porcentagem.
O rendimento representa a parcela da energia consumida que é transformada em trabalho
Quando afirmamos que o rendimento de um motor é 60% ou 0,6 queremos informar que o motor realiza um trabalho equivalente à 60cal quando consome uma energia equivalente à 100cal >>>
W = 60cal >>> Q1 = 100cal

Qual é a relação entre as quantidades de calor trocadas com as fontes de calor e as suas temperaturas no Motor de Carnot ? CAL070305

Carnot demonstrou que no motor de máximo rendimento há uma proporcionalidade entre as quantidades de calor trocadas com as fontes e as suas temperaturas absolutas.

Q1 / T1 = Q2 / T2

O rendimento de um motor é r = (Q1 - Q2) / Q1. Quando ele é máximo Q1 / T1 = Q2 / T2.
O valor do rendimento máximo será portanto

r _máximo = (T1 - T2) / T1

O Ciclo de Carnot para os motores térmicos, mostrado na figura, é constituído por duas isotermas e duas adiabáticas, sendo percorrido no sentido horário.

O gás inicialmente sofre uma expansão isotérmica AB na temperatura T1 da fonte quente recebendo da mesma uma quantidade de calor Q1.
A seguir o gás sofre uma expansão adiabática BC reduzindo a sua temperatura para T2
Em seqüência o gás é comprimido isotermicamente na temperatura T2 da fonte fria cedendo à fonte uma quantidade de calor Q2.
Finalmente o gás volta ao estado inicial por uma compressão adiabática DA aumentando a sua temperatura para T1.
O trabalho W produzido pelo gás durante o ciclo é representado pela área interna do ciclo.

O refrigerador é uma máquina que retira calor da fonte fria e o lança na fonte quente, gastando uma energia W.

Fica assim evidente que

Q1 = Q2 + W >>> W = Q1 - Q2

A eficiência do refrigerador é a razão entre a energia útil Q2 e a consumida W.

e = Q2 / W >>> e = Q2 / (Q1 - Q2)

A eficiência de um refrigerador é adimensional e não pode ser apresentada em porcentagem uma vez que a energia útil não é uma parcela da energia consumida.
Quando afirmamos que a eficiência de um refrigerador é 2 queremos informar que gastamos 1cal para retirar cada 2 cal da fonte fria >>> Q2 = 2cal >>> W = 1cal

Qual é a relação entre as quantidades de calor trocadas com as fontes de calor e as suas temperaturas no Refrigerador de Carnot ? CAL070311

Carnot demonstrou que no refrigerador de máxima eficiência há uma proporcionalidade entre as quantidades de calor trocadas com as fontes e as suas temperaturas absolutas.

Q1 / T1 = Q2 / T2

A eficiência de um refrigerador é e = Q2 / (Q1 - Q2). Quando ela é máxima Q1 / T1 = Q2 / T2.
O valor da eficiência máxima será portanto

e _máxima = T2 / (T1 - T2).

O Ciclo de Carnot para os refrigeradores, mostrado na figura, é constituído por duas isotermas e duas adiabáticas, sendo percorrido no sentido anti-horário.

O gás inicialmente sofre uma expansão isotérmica AB na temperatura T2 da fonte fria retirando da mesma uma quantidade de calor Q2.
A seguir o gás sofre uma compressão adiabática BC aumentando a sua temperatura para T1
Em seqüência o gás é comprimido isotermicamente na temperatura T1 da fonte quente cedendo à fonte uma quantidade de calor Q1.
Finalmente o gás volta ao estado inicial por uma expansão adiabática DA diminuindo a sua temperatura para T2.
O trabalho W recebido pelo gás durante o ciclo é representado pela área interna do ciclo.

Não, uma vez que eles deveriam realizam o Ciclo de Carnot constituído por duas evoluções isotérmicas e duas adiabáticas.
Uma evolução gasosa será adiabática quando o gás não trocar calor com o meio exterior e isto só será possível se ela for infinitamente rápida, isto é se o tempo gasto para realizar a evolução for infinitesimal. Estas condições tornam a evolução irrealizável.
Uma evolução gasosa será isotérmica quando a temperatura do gás for constante. Um gás ao ser comprimido tende a aumentar de temperatura a não ser que a evolução seja infinitamente lenta de maneira a permitir que durante as trocas de calor possam existir de forma a não permitir variações de temperatura. Estas condições tornam a evolução irrealizável.

Como poderia ser enunciada a Segunda Lei da Termodinâmica em função do conceito de moto perpétuo de segunda espécie ? CAL070316