Fundamentos da TermodinâmicaAula 08

Professor: Dr. Everton Santos

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Sumário

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Introdução

Reservatórios de Energia Térmica

Preocupações

Máquinas Térmicas

Introdução

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Introdução

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Sabemos que uma xícara com café quente

deixada em uma sala mais fria irá se esfriar.

Este processo satisfaz à primeira lei da termodinâmica,

uma vez que a quantidade de energia perdida pelo café

é igual à quantidade ganha pelo ar vizinho

E o processo inverso?

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Consideremos agora o processo inverso – o

café quente ficando mais quente ainda em

uma sala fria, como resultado da

transferência de calor do ar da sala.

Todos sabemos que esse processo jamais ocorre. Mesmo

assim, ele não violaria a primeira lei.

Direcionamento do processo

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Esse argumento deixa claro que processos ocorrem em

uma determinada direção, e não na direção oposta.

A primeira lei não faz restrições à direção de um

processo, mas o cumprimento da primeira lei não

garante que o processo possa realmente ocorrer.

Direcionamento do processo

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Essa inadequação da primeira lei, que não identifica se

um processo pode ou não ocorrer, é remediada pela

introdução de outro princípio geral, a segunda lei da

termodinâmica.

Acontecimento do processo

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Um processo não pode ocorrer a menos que atenda a

primeira e a segunda leis da termodinâmica.

Reservatórios de Enegria Térmica

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Grandes corpos

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Ao desenvolver a segunda lei da Termodinâmica, é

conveniente conceber um corpo hipotético com uma

capacidade de energia térmica (massa x calor

específico) relativamente grande, que possa fornecer

ou remover quantidades finitas de calor sem sofrer

qualquer variação de temperatura

Reservatórios de Energia Térmica

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Reservatórios de Energia Térmica

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Um reservatório que foenece energia naforma de calor é chamado de fonte

Um reservatório que recebe energia naforma de calor é chamado de sumidouro

Os reservatórios de energia térmica sãochamados de reservatórios térmicos

Ilustração

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Precupações

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Vale a pena refletir

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Transferência de calor para o meio ambiente a partir

de fontes industriais é uma das grandes preocupações

de ambientalistas e engenheiros. O gerenciamento

irresponsável da energia dissipada por essas instalações

pode aumentar significativamente a temperatura de

partes do ambiente, causando a chamada poluição

térmica.

Challenge

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Pesquisa sobre poluição Térmica – Construção de um

Resumo.

Máquinas Térmicas

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Para fixar

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Trabalho pode ser convertido em calor de forma direta e

completa

Mas a conversão de calor em trabalho exige a utilização

de dispositivos especiais. Esses dispositivos são

chamados de máquinas térmicas.

Características das máquinas térmicas

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Recebem calor de uma fonte à alta temperatura (energia solar, fornalha, reator nuclear, etc.).

Convertem parte desse calor em trabalho (em geral, na forma de um eixo rotativo).

Rejeitam o restante do calor para um sumidouro à baixa temperatura (a atmosfera, os rios, etc.).

Operam em um ciclo.

Visualização

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Parte do calor

recebido por

uma máquina térmica

é convertida em

trabalho, enquanto o

restante é rejeitado

para um sumidouro.

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Fluido de trabalho

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Normalmente, máquinas térmicas e outros dispositivos

cíclicos utilizam um fluido a partir de e para o qual

calor é transferido enquanto realizam um ciclo. Esse

fluido é chamado de fluido de trabalho.

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Usina de Potência a Vapor

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É o dispositivo que melhor se ajusta à definição de

máquinas térmicas.

É uma máquina de combustão externa. Ou seja, a

combustão ocorre fora da máquina e a energia liberada

durante esse processo é transferida para o vapor sob a

forma de calor.

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Usina de Potência a Vapor

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Grandezas

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Trabalho Líquido

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O trabalho líquido dessa usina de potência é

simplesmente a diferença entre a saída total de trabalho

e a entrada total de trabalho.

Trabalho Líquido – Através do Calor

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Nenhuma massa entra ou sai desse sistema, o qual é

indicado pela área sombreada da Figura; assim, ele pode

ser analisado como um sistema fechado.

Trabalho Líquido – Através do Calor

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Lembre-se de que em um sistema fechado realizando

um ciclo a variação da energia interna U é zero,

portanto o trabalho líquido do sistema é igual à

transferência líquida de calor para o sistema:

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Informações – Professor – Everton Santos

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