Termodinâmica aplicada à Termodinâmica aplicada à Engenharia de MateriaisEngenharia de Materiais

Curso de Ciência e Engenharia de Materiais - UFSCCurso de Ciência e Engenharia de Materiais - UFSC

Prof. Celso P. FernandesFlorianópolis 18/junho/2003 •2a Lei

18 de junho de 2003Termodinâmica

O ciclo de Carnot

Ciclo reversível: Sadi Carnot (1824)

É composto de 4 processos reversíveis sendo:

2 processos isotérmicos

2 processos adiabáticos

18 de junho de 2003Termodinâmica

O ciclo de Carnot

Processo 1-2: expansão isotérmica

Reversível. TH = cte. Transfere QH

Proc. 2-3: expansão adiabática

Reversível. TH vai para TL

18 de junho de 2003Termodinâmica

O ciclo de Carnot

Proc. 3-4: compressão isotérmica

Reversível. TL = cte.

Transfere QL

Proc. 4-1: compressão adiabática

Reversível. TL vai para TH

18 de junho de 2003Termodinâmica

Ciclo de Carnot – diagrama PV

18 de junho de 2003Termodinâmica

Ciclo de Carnot reverso

18 de junho de 2003Termodinâmica

Ciclo de Carnot - Teoremas

1o Teorema: é impossível construir um MT que

opere entre dois reservatórios dados e que seja

mais eficiente que o MT Reversível operando entre

os mesmos reservatórios.

2o Teorema: todos os MT que operam

segundo o ciclo de Carnot e entre dois

reservatórios térmicos apresentam a

mesma eficiência.

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Escala Termodinâmica de temperatura

Lei zero: estabelece uma base para a medida de temperatura

Escala de temperatura deve ser definida em função de uma

determinada substância e de um dispositivo termométrico

Escala de temperatura independente de uma substância:

Escala absoluta de temperatura

18 de junho de 2003Termodinâmica

Escala Termodinâmica de temperatura

Eficiência do ciclo de Carnot: é independente do fluido

De trabalho. Depende apenas da temperatura dos reservatórios

Base para a escala absoluta de temperatura.

Escala termodinâmica de temperatura

18 de junho de 2003Termodinâmica

Escala Termodinâmica de temperatura

LHH

LT T,Tg

Q

Q1

LHL

H T,TfQ

Q

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Escala Termodinâmica de temperatura

Vamos considerar três máquinas térmicas reversíveis:

18 de junho de 2003Termodinâmica

Escala Termodinâmica de temperatura

212

1 T,TfQ

Q

323

2 T,TfQ

Q

313

1 T,TfQ

Q

18 de junho de 2003Termodinâmica

Escala Termodinâmica de temperatura

322131

3

2

2

1

3

1

T,TfT,TfT,Tf

:Então

Q

Q

Q

Q

Q

Q ,mas

3

232

2

121 T

TT,Tf e

T

TT,Tf

:assumir Vamos

18 de junho de 2003Termodinâmica

Escala Termodinâmica de temperatura

L

H

L

H

3

131

3

1

T

T

Q

Q

:escrevemos geral maneira uma de E

T

TT,Tf

Q

Q ,Então

18 de junho de 2003Termodinâmica

Escala Termodinâmica de temperatura

L

H

L

H

T

T

Q

Q :Então

Lord Kelvin propôs: TT

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Escala Termodinâmica de temperatura

É a chamada escala de Kelvin: depende apenas da

Razão QH/QL e não depende de uma substância particular

Nesta escala as temperaturas podem variar de zero até infinito

18 de junho de 2003Termodinâmica

Motor térmico de Carnot - comentários

elirreversívou reversível ,Q

Q1

H

LT

H

Lrev,T T

T1

impossível MT

reversível MT

elirreversív MT

rev,T

rev,T

rev,T

T

18 de junho de 2003Termodinâmica

Motor térmico de Carnot - comentários

H

Lrev,T T

T1

Eficiência aumenta com o aumento de TH

ou com a diminuição de TL