Fluindo do quente para o frio: a segunda lei da termodinâmica

Video: Segunda lei da Termodinâmica

Na física, o segunda lei da termodinâmica diz que o calor flui naturalmente a partir de um objecto a uma temperatura superior a um objecto a uma temperatura inferior, e o calor não flui na direcção oposta à sua própria.

A lei é certamente confirmado na observação diária - quando foi a última vez que você notou um objeto ficando mais frio do que os seus arredores a menos que outro objeto estava fazendo algum tipo de trabalho? Você pode forçar o calor flua longe de um objeto quando ele seria naturalmente fluir para ele se você fizer algum trabalho - como acontece com geladeiras ou condicionadores de ar - mas o calor não vai nessa direção por si só.

Você tem muitas maneiras de transformar calor em trabalho. Você pode ter um motor de vapor, por exemplo, que tem uma caldeira e um conjunto de pistões, ou você pode ter um reator atômico que gera vapor superaquecido que pode girar uma turbina.

Video: Me Salva! SLTD01 - Introdução à Segunda Lei da Termodinâmica - Termodinâmica

Video: Introdução da 2ª Lei da Termodinâmica - Extensivo Física | Descomplica

Motores que dependem de uma fonte de calor para fazer o trabalho são chamados engines- calor você pode ver o princípio por trás de um motor de calor na figura anterior. A fonte de calor fornece calor para o motor, o que faz o trabalho. O calor residual sobra vai para um dissipador de calor, que efectivamente tem uma capacidade de calor infinita, porque ele pode tomar uma grande quantidade de energia térmica, sem alterar a temperatura. O dissipador de calor pode ser o ar circundante, ou pode ser um radiador cheio de água, por exemplo. Enquanto o dissipador de calor está a uma temperatura mais baixa do que a fonte de calor, o motor de calor pode fazer o trabalho - pelo menos teoricamente.

Calor fornecido por uma fonte de calor é dado o símbolo Q_h (Para a fonte quente), e calor enviado para um dissipador de calor é dado o símbolo Q_c (Para o dissipador de calor frio). Com alguns cálculos, você pode encontrar a eficiência de um motor térmico. A eficiência é a relação entre o trabalho do motor faz, W, com a quantidade de entrada de calor - a fração de calor de entrada que o motor se converte em trabalho:

Se o motor converte todo o calor de entrada para o trabalho, a eficiência é de 1,0. Se nenhum calor de entrada é convertida para o trabalho, a eficiência é de 0,0. Muitas vezes, a eficiência é dada como uma porcentagem, para que expressar esses valores como 100 por cento e 0 por cento.

Porque a energia total é conservada, o calor dentro do motor deve ser igual ao trabalho feito, mais o calor enviado para o dissipador de calor, o que significa que Q_h = W + Q_c. Portanto, você pode reescrever a eficiência em termos de apenas Q_h e Q_c:

Video: Exercícios - Segunda Lei da Termodinâmica - Questão 8

Aqui está um exemplo: Digamos que você tem um motor de calor que é 78,0 por cento eficiente e que produz

Talvez esta seja a energia produzida pelo motor de um carro da queima de um tanque de combustível. (Nota: a energia equivalente a 1 litro de gasolina é cerca de 1,2 x10 ^ 8 J) Quanto calor é que o uso do motor, e quanto isso rejeitar? Bem, você sabe que

resolvendo para Q_h da-te

sobra e enviou ao dissipador de calor, Q_c? Você sabe disso Q_h = W + Q_c, e você pode reorganizar o problema para resolver Q_c:

Q_c = Q_h - W

Ligar os números dá-lhe

A quantidade de calor enviado para o dissipador de calor é