Segunda lei da termodinâmica
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| Leis da termodinâmica |
|---|
| 0. Lei zero da termodinâmica |
| 1. Primeira lei da termodinâmica |
| 2. Segunda lei da termodinâmica |
| 3. Terceira lei da termodinâmica |
Enquanto a primeira lei da termodinâmica estabelece a conservação de energia em qualquer transformação, a segunda lei estabelece condições para que as transformações termodinâmicas possam ocorrer. Em relação à transferência de calor, de acordo com a segunda lei:
- O calor não passa espontaneamente de um corpo de menor temperatura (frio) para um corpo de maior temperatura (quente).
Uma outra maneira de ver a segunda lei é pela observação da sua relevância. A primeira lei é na verdade, um princípio de contabilidade de energia: as parcelas de energia devem ser somadas. Ou seja, a primeira lei trata das quantidades de energia. A segunda lei, entretanto, ao dizer que energia cinética (por exemplo) pode ser integralmente transformada em energia térmica (calor) mas não ao contrário, indica uma qualidade para a energia:
Imagine um automóvel a 50 km/h. Ele é subitamente freado. Toda a sua energia cinética será eventualmente transformada em energia interna das pastilhas de freio (e outras fontes de atrito) que se aquecerão. Finalmente, uma certa quantidade de calor será transferida para o meio ambiente. Entretanto, se eu ceder esta mesma quantidade de calor ao automóvel (ou ao freio), ele não sairá do lugar. Para transformar calor em energia cinética, utiliza-se uma máquina térmica, porém esta não é 100% eficiente na conversão. (Nicolas Léonard Sadi Carnot - Físico francês). 1796 - 1832
A Segunda Lei da Termodinâmica afirma que a quantidade de trabalho útil que você pode obter a partir da energia do universo está constantemente diminuindo. Se você tem uma grande porção de energia em um lugar, uma alta intensidade dela, você tem uma alta temperatura aqui e uma baixa temperatura lá, então você pode obter trabalho dessa situação. Quanto menor for a diferença de temperatura, menos trabalho você pode obter. Então, de acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica, há sempre uma tendência para as áreas quentes se resfriarem e as áreas frias se aquecerem - assim cada vez menos trabalho poderá ser obtido. Até que finalmente, quando tudo estiver numa mesma temperatura, você não poderá mais obter nenhum trabalho disso, mesmo que toda a energia continue lá. E isso é verdade para TUDO em geral, em todo o universo.
Outra maneira de expressar a segunda lei é: A entropia de um sistema isolado nunca decresce. Como a entropia está relacionada ao número de configurações de mesma energia que um dado sistema pode possuir, podemos nos valer do conceito subjetivo de desordem para facilitar a compreensão da segunda lei (embora entropia não seja essencialmente desordem). Ou seja, a segunda lei afirma, à grosso modo, que a desordem de um sistema isolado só pode crescer ou permanecer igual.
Nos processos que ocorrem na natureza, há diminuição de Energia útil. Um corpo quente, colocado num ambiente mais frio, não aquece, tem tendência a arrefecer até ficar em equilíbrio térmico com o que o rodeia.
Porque se passa tudo assim e não ao contrário? Os fenómenos dizem-se irreversiveis porque, de modo espontaneo apenas se realizam num sentido. Na transformação espontânea descrita, houve degradação de Energia (o aumento da Energia Interna do ambiente envolvente do corpo que arrefeceu?
O sentido natural das mudanças da Natureza é o que origina uma diminuição da qualidade da energia.
Na evolução do Universo verifica-se uma diminuição da quantidade de energia disponivel para a realização de trabalho. Isto está previsto na 2ª lei da Termodinâmica: No Universo (Sistema Isolado), a quantidade de Energia útil nunca aumenta.
[editar] Consequências da segunda lei da termodinâmica:
Enunciado de Kelvin-Planck: "É impossível a construção de um dispositivo que, por si só, isto é, sem intervenção do meio exterior, consiga transformar integralmente em trabalho o calor absorvido de uma fonte a uma dada temperatura uniforme." Ou seja, o "motor ideal" não existe.
Enunciado de Clausius: "É impossível a construção de um dispositivo que, por si só, isto é, sem intervenção do meio exterior, consiga transferir calor de um corpo para outro de temperatura mais elevada" Ou seja, o "refrigerador ideal" também não existe.
Enunciado de Carnot: "Para que uma máquina térmica realize trabalho são necessárias duas fontes térmicas de diferentes temperaturas. "
