PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA

A 1ª Lei da Termodinâmica faz relação com o princípio da conservação de energia, já estudado antes. A energia em um sistema não pode ser criada ou mesmo destruída, mas apenas transformada.

Num sistema isolado, uma máquina recebe uma quantidade de calor Q, converte parte dele em trabalho W e absorve o restante, variando sua energia interna ΔU.

Para realizar trabalho, a maioria das máquinas usa sistemas de pistões móveis. O vapor de água movimenta o pistão executando a tarefa, isto é, realizando trabalho. Em motores, o movimento de vai e vem do pistão é convertido em rotação.

Ainda sobre a Primeira Lei da Termodinâmica

O trabalho de uma máquina térmica pode ser determinado de duas maneiras: Equação de trabalho W e Análise do gráfico.

Onde:

W ⇒ trabalho

P ⇒ pressão

ΔV ⇒ variação da pressão

A área do gráfico é numericamente igual ao trabalho realizado pelo gás.

VARIAÇÃO DA ENERGIA INTERNA ΔU

Para calcular a variação da energia interna de um gás, temos que associar a energia interna ao movimento das partículas do gás num sistema isolado, lembrando que a temperatura é uma medida direta deste movimento.

Mas, o que é um sistema isolado?

Temos três tipos de sistemas: Sistema Isolado, Sistema Aberto e Sistema Fechado.

• Sistema Isolado: Não troca energia nem matéria com o meio.

• Sistema Aberto: Troca tanto matéria quanto energia com o meio.

• Sistema Fechado: Troca energia com o meio, mas não troca matéria.

  

Segunda Lei da Termodinâmica

• O que acontece com a temperatura da mistura quando colocamos gelo em um chá quente?

Após um intervalo de tempo ela equilibra-se, ficando ambas as substâncias na mesma temperatura.

• Por que isso ocorre?

Porque as substâncias trocam calor entre si até atingir o equilíbrio térmico, conforme defende a segunda lei da Termodinâmica.

A Segunda Lei da Termodinâmica diz que O calor é transferido de forma espontânea do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura.

Todo processo tem perdas porque seu rendimento sempre é inferior a 100%.

O rendimento é representado pela letra grega eta 𝜂 e calculado por:

𝜂 ⇒ rendimento

QA ⇒ calor fornecido

QB ⇒ calor não transformado em trabalho

AS MÁQUINAS TÉRMICAS

O rendimento das máquinas térmicas depende diretamente das temperaturas da fonte quente e da fonte fria de seu sistema.

ou como Carnot propôs:

𝛳F e 𝛳Q são temperaturas em Kelvin.

O rendimento “𝜂” assume um valor entre 0 e 1, sendo normalmente expresso percentualmente.

Pela 2ª Lei da Termodinâmica o rendimento é sempre menor que 100% (𝜂<1).

• Então, qual é o maior rendimento possível para uma máquina térmica?

O maior rendimento possível (máxima eficiência possível) para uma máquina térmica é determinado pelo ciclo de Carnot, idealizado por Nicolas Léonard Sadi Carnot.

É formado pelas seguintes etapas:

• AB ⇒ compressão isotérmica;

• BC ⇒ compressão adiabática;

• CD ⇒ expansão isotérmica;

• DA ⇒ expansão adiabática.