FÍSICA
1ª SÉRIE
SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA
AULA 42
OBJETIVO DA AULA
d15 - Compreender leis da Termodinâmica e/ou suas aplicações.
PARA INÍCIO DE CONVERSA
Debatam entre vocês:
Se a quantidade de energia no Universo é constante,�por que então devemos nos preocupar �com a energia disponível nele?
1 min
PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
Suponha que você coloque um tijolo quente �sobre um tijolo frio, no interior de uma região termicamente isolada.
Tijolo quente e 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.
Pense uma situação diferente:
Imagine que de forma espontânea, o tijolo quente começasse extrair calor do tijolo frio, tornando-se mais quente ainda.
OS LIMITES DA PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
A situação a seguir, viola esta lei?
Se considerarmos somente a primeira lei da termodinâmica, não há equívoco, se a energia combinada de ambos permanecer constante, mesmo sendo impossível de acontecer espontaneamente.
Professor, tem algo de �errado com a física?
Calma, Seu Madruga, não tem nada de errado com a física, essa situação é melhor explicada pela 2ª Lei da Termodinâmica.
12:00
12:01
SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA
Professor Girafales
HOJE
Obrigado, professor!
12:02
Tijolo quente extraindo calor de tijolo frio.
12:00
Ainda com dúvida, Seu Madruga resolve recorrer a um grande amigo…
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.
Os limites da transformação do calor em trabalho são determinados pela �segunda lei da termodinâmica.
Espontaneamente, o calor jamais flui de um �objeto frio para um objeto quente.
Isso acontece na geladeira, onde o calor flui de um lugar mais frio (interior) para lugar mais quente (exterior).
SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA
Pode-se fazer o calor fluir no outro sentido (frio → quente), �somente se for realizado trabalho (𝛕) sobre o sistema ou se adicionarmos energia de alguma outra fonte.
Observe a imagem abaixo:
Fonte quente
Fonte fria
𝛕
MÁQUINA TÉRMICA
Q1
Q2
A energia interna de um enorme iceberg pode ser aproveitada para realizar trabalho?
Praticando 1
Com base na 2ª Lei da Termodinâmica, responda em seu caderno:
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 SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA
A qualidade da energia
Outra conclusão decorrente da Segunda Lei da Termodinâmica trata do rendimento das máquinas térmicas e da impossibilidade de rendimento integral (100%) das máquinas térmicas.
Máquina
térmica
Calor
Trabalho
Isso acontece, pois somente parte do calor que ingressa da fonte quente na máquina pode ser convertida em trabalho mecânico e o restante é rejeitado para fonte fria, sempre há perdas, como mostra a animação ao lado:
A SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA
Um processo irreversível
A perda de qualidade da energia ocorre a cada vez que ela se transforma e, com essa perspectiva mais ampla, �a segunda lei também pode ser enunciada da seguinte maneira:
Em processos naturais, a energia de alta qualidade tende a transformar-se em energia de qualidade mais baixa.
O ar condicionado remove calor do interior de um cômodo (temperatura menor) e libera calor no exterior (temperatura maior).
Praticando 2
Responda em seu caderno:
Não, pois esse processo não é espontâneo, e sim, �provocado por uma energia externa ao sistema.
Isso não viola a �2ª lei da termodinâmica? Explique.
Assista o vídeo a seguir e responda a questão do próximo slide:
A SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA
A degradação da energia
Einstein TV
De volta ao começo
Agora, baseado na segunda lei da termodinâmica, responda novamente à questão inicial da aula de hoje:
A quantidade total de energia no cosmos é constante, porém, conforme estabelece a 2ª lei da termodinâmica, a qualidade não se mantém. Dessa forma, a energia disponível para trabalho ou para transformar em outras formas é limitada.
3 min
O QUE VIMOS?
Nesta aula:
- Aplicamos a segunda lei da Termodinâmica para entender o funcionamento das máquinas térmicas.
Professor(a), caso tenha alguma sugestão ou elogio para esta aula, acesse:
REFERÊNCIAS
BIBLIOGRÁFICAS:
IMAGENS, ÁUDIOS, VÍDEOS E ANIMAÇÕES: