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1. MÁQUINAS TÉRMICAS
E
2ª LEI DA TERMODINÂMICA
FÍSICA

2. OBJETIVOS
• Enunciados da segunda lei da
termodinâmica
• Definir máquina térmica
• Motor térmico e rendimento
• Bomba de calor e eficiência
• Ciclo de Carnot
• Rendimento máximo de uma máquina
térmica

3. SEGUNDA LEI DA
TERMODINÂMICA
Rudolf Clausius:
O calor não passa espontaneamente de
um corpo para outro de temperatura
mais alta.

4. SEGUNDA LEI DA
TERMODINÂMICA
Lord Kelvin:
É impossível construir uma máquina,
operando em ciclos, cujo único efeito
seja retirar calor de uma fonte e
convertê-lo integralmente em trabalho

5. MÁQUINAS TÉRMICAS
Qualquer dispositivo que tem por finalidade
transferir ou transformar energia pode ser
chamado de máquina. As máquinas
térmicas são dispositivos que trabalham
com processos cíclicos, em que ocorre
transferência de energia com o meio
externo através de calor ou trabalho. Como
exemplos podemos citar: geladeira, motor
de automóvel, e aparelhos de
arcondicionado.

6. MÁQUINAS TÉRMICAS

7. MOTOR TÉRMICO
O motor térmico tem por finalidade
transformar calor em trabalho.
http://www.infoescola.com/fisica/maquina-termica/

8. MOTOR TÉRMICO
Q1 = τ + Q2
τ = Q1 – Q2

9. EXEMPLO
Um motor térmico executa um ciclo
que fornece 500 J de trabalho.
Sabendo que ele recebe 2000 J de
calor da fonte quente em cada ciclo,
determine o rendimento e o calor
rejeitado para fonte fria, em cada ciclo.

10. RESOLUÇÃO
η = τ/Q1
η = 500/2000
η = 0,25 = 25%
τ = Q1 – Q2
500 = 2000 – Q2
Q2 = 1500 J

11. EXERCÍCIO
(CEFET - PR) O 2° princípio da Termodinâmica pode ser enunciado da
seguinte forma: "É impossível construir uma máquina térmica
operando em ciclos, cujo único efeito seja retirar calor de uma
fonte e convertê-lo integralmente em trabalho." Por extensão,
esse princípio nos leva a concluir que:
a) Sempre se pode construir máquinas térmicas cujo rendimento seja
100%;
b) Qualquer máquina térmica necessita apenas de uma fonte quente;
c) Calor e trabalho não são grandezas homogêneas;
d) Qualquer máquina térmica retira calor de uma fonte quente e rejeita
parte desse calor para uma fonte fria;
e) Somente com uma fonte fria, mantida sempre a 0°C, seria possível
a uma certa máquina térmica converter integralmente calor em
trabalho.

12. RESPOSTA
D

13. REFRIGERADOR
É uma máquina que retira o calor da
fonte fria e cede para fonte quente.

14. REFRIGERADOR
Q1 = τ + Q2
τ = Q1 – Q2
e = Q2 / τ

15. EXEMPLO
A eficiência de uma geladeira é 20%.
Sabendo que o trabalho fornecido a ela
é 600J, determine o calor retirado da
fonte fria e o calor fornecido à fonte
quente.

16. RESOLUÇÃO
e = Q2/τ
0,2 =Q2/600
Q2 = 120 J
τ = Q1 – Q2
600 = Q1 – 120
Q1 = 720 J

17. CICLO DE CARNOT
(1796 – 1832)

18. CICLO DE CARNOT

19. EXEMPLO
Qual o rendimento máximo teórico de
uma máquina à vapor, cujo fluido entra
a 427ºC e abandona o ciclo a 127ºC?

20. RESOLUÇÃO
T1 = 427 + 273 = 700 K
T2 = 127 + 273 = 400 K
η = 1 – T2/T1
η = 1 – 400/700
η = 1 – 0,57
η = 0,43 = 43%

21. EXERCÍCIO
(UFPF - RS) Um ciclo de Carnot trabalha
entre duas fontes térmicas: uma quente em
temperatura de 227°C e uma fria em
temperatura -73°C. O rendimento desta
máquina, em percentual, é de:
a) 10
b) 25
c) 35
d) 50
e) 60

22. RESOLUÇÃO
T1 = 227 + 273 = 500 K
T2 = -73 + 273 = 200 K
η = 1 – T2/T1
η = 1 – 200/500
η = 1 – 0,4
η = 0,6 = 60%
gabarito: e

23. MOTOR DE 4 TEMPOS
http://www.envenenado.com.br/howwork/4tempos/motor01.html