2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas
2ª Lei da Termodinâmica: Conceito Fundamental
A Segunda Lei da Termodinâmica estabelece que é impossível converter integralmente calor em trabalho sem perdas. Ela introduz o conceito de entropia, que mede a irreversibilidade dos processos naturais, afirmando que em sistemas isolados a entropia nunca diminui.
Ciclo de Carnot: Máquina Ideal
O Ciclo de Carnot é um modelo teórico que define a máxima eficiência possível para uma máquina térmica operando entre duas temperaturas (fonte quente T₁ e fonte fria T₂). Consiste em quatro processos reversíveis:
- Expansão isotérmica: Absorção de calor da fonte quente.
- Expansão adiabática: Realização de trabalho sem troca de calor.
- Compressão isotérmica: Rejeição de calor para a fonte fria.
- Compressão adiabática: Retorno ao estado inicial.
Eficiência de Carnot: η = 1 - (T₂/T₁), onde T deve estar em Kelvin.
Máquinas Térmicas e Rendimento
Máquinas térmicas reais operam convertendo calor em trabalho útil, mas sempre com eficiência inferior à de Carnot devido a irreversibilidades. A eficiência real é dada por:
ηreal = Trabalho útil / Calor absorvido (Q₁)
Limitações: A 2ª Lei implica que η
Aplicações em Concursos
Questões frequentes abordam:
- Cálculo da eficiência de Carnot.
- Comparação entre ciclos ideais e reais.
- Interpretação da entropia em processos cíclicos.
- Análise gráfica de diagramas P-V ou T-S.
Dica: Memorize a fórmula de Carnot e atente às unidades de temperatura (Kelvin).