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Máquinas térmicas
Máquinas térmicas são dispositivos que absorvem calor de uma fonte e convertem-no parcialmente em energia mecânica. Todas elas operam em ciclos e, ao final de um ciclo completo, os parâmetros de pressão, volume e temperatura (P,V,T) relacionados à substância de trabalho que é usada pela máquina sempre retomam seus valores iniciais (P0, V0, T0).
A importância das máquinas térmicas é incontestável para nosso modelo de sociedade atual, em que fazemos uso de motores de combustão interna para um grande número de atividades e processos tecnológicos. As máquinas térmicas movidas a vapor já foram usadas para bombear água, como mostra a figura
Máquinas térmicas são capazes de converter parcialmente o calor proveniente de uma fonte térmica em energia mecânica – cinética ou potencial. Nenhuma máquina térmica é perfeita, ou seja, mesmo a melhor máquina térmica já inventada jamais poderia ter um rendimento igual a 100%.A razão pela qual não é possível existir uma máquina térmica perfeita é a 2ª lei da Termodinâmica, que diz o seguinte: “Não é possível que qualquer sistema, a certa temperatura, absorva calor de uma fonte e transforme-o integralmente em trabalho mecânico, sem que ocorram modificações nesse sistema ou em suas vizinhanças. “A forma como a segunda lei encontra-se escrita acima é conhecida como o enunciado de Kelvin. Segundo tal enunciado, em um ciclo completo, é impossível que uma máquina térmica converta integralmente calor em trabalho mecânico. Tal impossibilidade decorre do fato de que a máquina precisa “perder” parte da energia que absorve para retornar ao estado termodinâmico inicial de seu ciclo de funcionamento. A fórmula que é usada para calcular o trabalho realizado por uma máquina térmica é a seguinte:
τ – trabalho (J – joule ou cal – caloria)
QQ e QF – calor quente e calor frio
Entropia
Em termodinâmica, entropia é a medida de desordem das partículas em um sistema físico. Utiliza-se a letra S para representar esta grandeza.Comparando este conceito ao cotidiano, podemos pensar que, uma pessoa ao iniciar uma atividade tem seus objetos organizados, e a medida que ela vai os utilizando e desenvolvendo suas atividades, seus objetos tendem a ficar cada vez mais desorganizados.Voltando ao contexto das partículas, como sabemos, ao sofrem mudança de temperatura, os corpos alteram o estado de agitação de suas moléculas. Então ao considerarmos esta agitação como a desordem do sistema, podemos concluir que:
quando um sistema recebe calor Q>0, sua entropia aumenta;
quando um sistema cede calor Q<0, sua entropia diminui;
se o sistema não troca calor Q=0, sua entropia permanece constante.
Segundo Rudolf Clausius, que utilizou a ideia de entropia pela primeira vez em 1865, para o estudo da entropia como grandeza física é mais útil conhecer sua variação do que seu valor absoluto.
QUESTÕES
1) DEFINA ENTROPIA
2) EXPLIQUE O FUNCIONAMENTO DE UMA MÁQUINA TÉRMICA
3) CITE COMO A SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA EXPLICA A NÃO EXISTÊNCIA DE UMA MAQUINA TÉRMICA PERFEITA.
4) O QUE OCORRE COM A ENTROPIA QUANDO O CALOR É 0?
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