Resumo de fisica: Segunda Lei da Termodinâmica

Termodinâmica - Máquinas térmicas, Motor e Rendimento

SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA SEGUNDO CLAUSIUS E KELVIN-PLANCK:
1. SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA SEGUNDO KELVIN-PLANCK:
É impossível retirar calor de uma fonte quente e ter como único resultado a realização de trabalho, isto é, sempre haverá energia rejeitada para a fonte fria, em geral o meio ambiente.

2. SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA SEGUNDO CLAUSIUS:
É impossível retirar calor da fonte fria e transferir esse calor para a fonte quente através de uma única operação, isto é, teremos que forçar o processo através da realização de trabalho sobre o gás.

Para as geladeiras, falamos em coeficientes de eficácia, que dão uma ideia de quanto calor consegue-se transferir por unidade de trabalho, energia elétrica gasta, logo:
$\beta =\frac{Q_1}{T}$ ou $\beta' =\frac{Q_2}{T}$ sendo que os $\beta$ sempre são maiores que um.
Quanto maior o coeficiente de eficácia, melhor o refrigerador.

Termodinâmica — Ciclo de Carnot

SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA: USINAS E MÁQUINAS TÉRMICAS:
MÁQUINAS TÉRMICAS OU USINAS SÃO ARRANJOS E ENGENHOS QUE RETIRAM CALOR DE UMA FONTE QUENTE, REJEITAM PARTE DESSE CALOR E O RESTANTE É CONVERTIDO EM TRABALHO, EM GERAL, EM ELETRICIDADE PARA AS CIDADES.

FONTES TÉRMICAS SÃO LOCAIS COM CAPACIDADE TÉRMICA INFINITA, ISTO É, MESMO GANHANDO OU PERDENDO CALOR A TEMPERATURA DAS FONTES PERMANECE CONSTANTE.

É impossível retirar calor de uma fonte quente e ter como único resultado a realização de trabalho, isto é, sempre haverá energia rejeitada para a fonte fria, em geral o meio ambiente.

As máquinas de Carnot são compostas de quatro processos: uma expansão isotérmica, uma expansão adiabática, uma contração isotérmica e outra contração adiabática.
São as melhores máquinas realizáveis possíveis.

Termodinâmica - Segunda lei da termodinâmica e Clausius

SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA: REFRIGERADORES

Nas geladeiras temos o ciclo de refrigeração básico; é um ciclo, no diagrama P x V anti-horário, forçado, temos que introduzir energia sob forma de trabalho elétrico no compressor.
O fluido de trabalho, que circula pela geladeira, ao passar pelo evaporador, que concentra todo calor retirado dos alimentos e da geladeira (Qf), evapora, vaporiza com o calor recebido da fonte fria, que são os alimentos. Ao vaporizar, o fluido expande-se, diminuindo a densidade e gerando uma corrente de convecção para cima. Depois o fluido passa pelo condensador irradiativo, onde cede calor para o meio externo (Qq). Ao ceder calor o fluido se liquefaz, passando pelo compressor, recebendo mais energia (W) e voltando para repetir o ciclo anterior. O compressor, que é o núcleo que mais consome energia elétrica e trabalho externo, tem as funções de liquefazer o fluido e fornecer energia cinética para auxiliar na circulação do mesmo (W).
Na geladeira temos então, de forma bem clara, uma fonte fria, os alimentos, uma fonte quente, a cozinha onde está a geladeira, e o calor é retirado do mais frio e dirigido para o mais quente: processo forçado, que deve ser alimentado pelo trabalho elétrico sobre o compressor.
Em geladeira não falamos muito em rendimento ou eficiência, e sim em EFICÁCIA, que é uma razão que pode ser o calor total retirado dos alimentos pelo trabalho elétrico ou gasto de energia externa ou pode ser também o calor total pelo trabalho. Isto é, dá uma noção de quanto calor é bombeado pela energia gasta.

Termodinâmica (2ª Lei) – ProEnem ciclo de refrigeraçao na geladeira - Refrigeração

EFICÁCIA: temos dois tipos como referência para testar geladeira:
$\beta=\frac{Q_f}{W}$ ou $\beta'=\frac{Q_q}{W}$ , quanto maiores as eficácias, melhores as geladeiras.

Termodinâmica - Refrigeradores

CICLO DE CARNOT:
Sadi Carnot, em 1824, pensou em um ciclo que diminuísse as perdas e as dissipações. Conseguiu seu intento quando alternou duas isotérmicas e duas adiabáticas. Primeiro, a vaporização do fluido na caldeira, transformação latente, isotérmica, onde a fonte quente (o combustível queimando) fornece o calor para a vaporização. Depois, enquanto vapor, o mesmo atravessa a turbina, expansão adiabática, onde não deve haver troca de calor e onde é retirado trabalho do ciclo, primeiro na forma de energia rotacional da turbina, depois energia elétrica por indução de Faraday.
Depois de passar pela turbina, o vapor, a pressão menor, passa pelo condensador, cede calor para o meio externo e se torna líquido, transformação isotérmica novamente.
Finalmente o fluido passa pelo compressor adiabático, onde não troca calor mas tem aumento de pressão, ficando pronto para ser injetado, líquido comprimido, na caldeira novamente.

DiagramaDescrição gerada automaticamente

No ciclo de Carnot a variação de entropia é nula, pois nas adiabáticas não há troca de calor, o que leva e a entropia constante, e nas isotérmicas há variação de entropia igual em módulo, mas opostas em sinal (variação positiva para recebimento de calor, caldeira e negativa para perda de calor, condensador). Quando somamos tudo, resulta zero. E como a entropia é constante globalmente, o calor trocado é proporcional à temperatura da fonte, o que nos leva a substituir os calores na equação original do rendimento, o que dá a equação acima, isto é, o rendimento é 1 menos temperatura mínima sobre a máxima. O calor cedido nunca é nulo, portanto, não é POSSÍVEL RENDIMENTO DE 100%, OU SEJA, NÃO EXISTEM MÁQUINAS PERFEITAS. A de Carnot é a melhor máquina realizável possível. Nenhuma máquina, entre as mesmas temperaturas, pode ter rendimento maior que a de Carnot.