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ENERGIA E ASTRONOMIA

3ª Série

SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA

Aula 25

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  • Entender a segunda lei da termodinâmica e identificar as perspectivas futuras para uso da energia.

OBJETIVOS DA AULA

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A quantidade de energia no Universo é constante, mas por que devemos nos preocupar com crises de energia para atender a demanda de consumo de energia?

https://www.msnoticias.com.br/editorias/noticias-brasil-mundo/blecaute-vira-apagao-com-torcida-por/55253/

PARA INÍCIO DE CONVERSA

Em 2023, um “apagão” provocado por uma falha no sistema atingiu pelo menos 10 Estados nas regiões Sul, Sudeste e Centro-Oeste, além do Distrito Federal.

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Para começar, analise a imagem a seguir:

Identifique quais transformações de energia �podem ser identificadas na imagem?

Agora, ao sinal do(a) professor(a), responda em seu caderno:

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Praticando 1

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Resolvendo

  • Na queda d’água: transformação de energia potencial gravitacional em energia cinética.
  • Nos pássaros: transformação de energia potencial química em energia cinética e energia potencial gravitacional.
  • Nas árvores: transformação de energia luminosa em energia potencial química (fotossíntese).

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SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA

Suponha que você coloque um tijolo quente sobre um tijolo frio, no interior de uma região termicamente isolada.

O tijolo quente esfriará e cederá energia ao tijolo frio, o qual se aquecerá e, ao final, atingirão uma temperatura comum, denominada de �equilíbrio térmico.

Nenhuma energia se perderá, conforme a primeira lei da termodinâmica.

Tijolo quente e tijolo frio no interior de uma região termicamente isolada.

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Isso viola a primeira lei da termodinâmica. Certo?Por mais estranho que pareça, a resposta é, não! Segundo a primeira lei da termodinâmica, se a energia combinada de ambos permanece constante, mesmo sendo impossível de acontecer.

Pense uma situação diferente:

Imagine que de forma espontânea, o tijolo quente começasse extrair calor do tijolo frio, tornando-se mais quente ainda.

https://makeagif.com/gif/a-bola-de-boliche-seu-madruga-surpreso-up_NSC

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Calma, não tem nada de errado com a física!

https://tenor.com/pt-BR/view/seu-madruga-gif-3826527581504320488

Essa situação viola a segunda lei da termodinâmica. Acompanhe o próximo slide!

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É isso mesmo, a impossibilidade da situação anterior, �é determinada pela segunda lei da termodinâmica.

Esta lei identifica o sentido da transformação de energia em processos naturais e pode ser enunciada de muitas maneiras, �a mais simples de todas é esta:

Espontaneamente, o calor jamais flui de um objeto frio para um objeto quente.

SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA

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SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA

Por exemplo:

  • No inverno, o calor flui do interior aquecido de uma casa para o ar exterior frio.
  • No verão, o calor flui do ar quente no exterior da casa para seu interior mais frio.

O sentido do fluxo espontâneo de calor é do quente para o frio.

imagem PNG de pt.pngtree.com

Calor

Verão

Calor

Inverno

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Pode-se fazer o calor fluir no outro sentido, apenas se for realizado trabalho sobre o sistema ou se adicionarmos energia de alguma outra fonte.

Como acontece na geladeira, onde o calor flui de um lugar mais frio (interior) para lugar mais quente (exterior)

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SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA

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Com base na segunda lei da termodinâmica e, ao sinal do(a) professor(a), responda em seu caderno:

A energia interna de um enorme iceberg pode ser aproveitada para realizar trabalho?

Praticando 2

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Resolvendo 2

Conforme a segunda lei, ela pode realizar trabalho sobre coisas mais frias, mas não sobre coisas mais quentes do que o iceberg. Espontaneamente, a energia só flui do quente para o frio, e não em sentido contrário.

A energia interna de um enorme iceberg pode ser aproveitada para realizar trabalho?

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De acordo com a segunda lei da termodinâmica e, ao comando do(a) professor(a), responda em seu caderno:

O funcionamento da geladeira viola a segunda lei da termodinâmica?

Praticando 3

Pode-se fazer o calor fluir no outro sentido, apenas se for realizado trabalho sobre o sistema ou se adicionarmos energia de alguma outra fonte – é o que acontece no caso da geladeira.

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O QUE VIMOS?

Professor, caso tenha alguma sugestão ou elogio para esta aula, acesse: https://forms.gle/ZuC8G4UPYMEdztJy5

Nesta aula, entendemos a segunda lei da termodinâmica e identificamos as perspectivas futuras para uso da energia.

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REFERÊNCIAS

GONÇALVES FILHO, Aurélio. Física: interação e tecnologia. Vol. 3. Aurélio Gonçalves Filho, Carlos Toscano. 2ª ed. – São Paulo: Leya, 2016.

HEWITT, Paul G. Fundamentos de Física Conceitual – tradução Trieste Ricci. – Porto Alegre: Bookman, 2009.

PARANÁ. Trilha Energia e Astronomia. Secretaria de Estado da Educação. Curitiba, 2023.

POLITO, Antony M. M. A Construção da estrutura conceitual da Física Clássica. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2016.