2ª Lei da
Termodinâmica
Prof. Matheus Fontanelle Pereira
Introdução
Trabalho poderia ser obtido.
Oportunidades de gerar trabalho
Qual é o máximo valor teórico do trabalho que poderia ser obtido?
Quais são os fatores que poderiam impedir a realização do valor máximo?
Enunciado de Clausius
É impossivel construir um dispositivo que opere segundo um ciclo e que
não produza outros efeitos, além da transferência de calor de um corpo
quente para um corpo frio.
Enunciado de Kelvin-Plank
É impossivel construir um dispositivo que opere num ciclo termodinâmico e
que não produza outros efeitos além do levantamento de um peso e troca
de calor com um único reservatório térmico.
Identificando Irreversibilidades
Um dos importantes usos da 2ª Lei é a determinação da máxima eficiencia teórica de
sistemas. E comparando a eficiencia de um sistema real com a máxima eficiencia
teorica, podemos saber o quanto podemos melhorar nosso sistema.
No entanto, a máxima eficiencia teorica é avaliada através de processos idealizados, os
quais diferem dos processos reais pela ausência das irreversibilidades.
Processos Irreversíveis
Um processo é dito irreversivel se o sistema e sua vizinhança não puderem
voltar ao estado inicial após o processo ter ocorrido.
Já um processo é dito reversivel se o sistema e sua vizinhança puderem
voltar ao estado inicial após o processo ter ocorrido.
Exemplos de irreversibilidades
 transferência de calor de um corpo quente para um corpo frio
expansão não-restringida de um gás ou líquido para uma baixa pressão
reações químicas espontâneas
fricção – tanto entre superfícies sólidas como em escoamento de fluidos
corrente elétrica através de uma resistência
deformações inelásticas
Processos Reversíveis
Na prática, processos reversiveis não existem, eles são apenas idealizados.
No entanto, existem processos que se aproximam de processos reversiveis,
tais como:
•
•
Um pendulo oscilando num espaço evacuado
Um sistema cilindro-pistão contendo um gas sendo adiabaticamente expandido
e comprimido com minimo atrito entre cilindro-pistão.
Aplicação da 2ª Lei para Ciclos termodinâmicos
Corolários de Carnot
 A eficiencia termica de um ciclo de potencia irreversivel é sempre menor
que a eficiencia de um ciclo de potencia reversivel operando entre os
mesmo reservatórios térmicos.
 todos os ciclos de potencia reversiveis operando entre os mesmos
reservatorios possuem a mesma eficiencia térmica.
Ciclos de Refrigeração e Bombas de Calor
Escala Kelvin de Temperatura
A transferencia de calor entre os reservatorios só depende da diferença de
temperatura entre eles.
Eficiencia máxima dos ciclos em função da Temperatura dos Reservatórios
Ciclos Motores
Ciclos Refrigeradores