Termodinâmica - Aula 8 (2)

Prévia do material em texto

AULA 8
TERMODINÂMICA
Agenda
 Introdução
 Motor Térmico e Refrigerador
 Rendimento e Coeficiente de Performance
Introdução
 A 1ª Lei da Termodinâmica não impõe nenhuma restrição
quanto às direções dos fluxos de calor e trabalho, apenas
afirma que, para um sistema isolado, a integral cíclica do
trabalho é igual a integral cíclica do calor.
Introdução
 Um ciclo em que determinada quantidade de calor é recebida pelo
sistema e uma quantidade de trabalho é cedida, satisfaz a 1ª Lei.
Todavia, nem sempre essa condição é válida para que tal ciclo
ocorra. Um ciclo somente ocorrerá, de fato, se tanto a 1ª Lei
quanto a 2ª Lei da Termodinâmica forem satisfeitas.
 Em um sentido amplo, a 2ª Lei indica que todos os processos
conhecidos ocorrem num certo sentido e não no oposto. Uma
xícara de café quente esfria em virtude da transferência de calor
para o ambiente, porém calor não será transferido do ambiente,
que apresenta temperatura mais baixa que o café, para a xícara.
Motor Térmico e Refrigerador
 Um Motor Térmico é um dispositivo que,
operando num ciclo termodinâmico, realiza um
trabalho líquido positivo à custa da
transferência de calor de um corpo a
temperatura elevada para um corpo a
temperatura baixa.
Motor Térmico e Refrigerador
 Refrigerador ou Bomba de Calor é um
dispositivo que opera segundo um ciclo e que
necessita de trabalho para que se obtenha a
transferência de calor de um corpo a baixa
temperatura para outro a alta temperatura.
Rendimento e Coeficiente de Performance
 Outro conceito importante é o de eficiência térmica para um motor térmico.
Em geral, eficiência é a razão entre o que é produzido (energia pretendida) e
o que é usado (energia gasta). Simplificadamente, podemos dizer que a
energia pretendida num motor térmico é o trabalho e a energia gasta é o
calor transferido da fonte a alta temperatura. Assim, a expressão do
rendimento térmico é:
𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑜
𝐻
𝐻 𝐿
𝐻
𝐿
𝐻
 
Rendimento e Coeficiente de Performance
 O trabalho é fornecido ao refrigerador na forma de energia elétrica, o calor é
transferido do espaço refrigerado para a junção fria (QL) e da junção quente
(QH) para o ambiente. A eficiência de um refrigerador é expressa em termos
do Coeficiente de Performance (COP) que é designado pela letra grega β. No
caso de um refrigerador, o objetivo é QL e a energia gasta é W.
βRef = 
𝑄𝐿
𝑊
𝑄𝐿
𝑄𝐻 − 𝑄𝐿
 
Rendimento e Coeficiente de Performance
 Todavia, existem aparelhos que também aquecem o ambiente, nesses casos
o objetivo é QH, e a energia gasta é o W, assim surge um coeficiente de
aquecimento expresso na seguinte forma:
βaque = 
𝑄𝐻
𝑊
𝑄𝐻
𝑄𝐻 − 𝑄𝐿
 
Rendimento e Coeficiente de Performance
 Exemplo: A potência consumida no acionamento de um refrigerador doméstico é 150 W e o
equipamento transfere 400 W para o ambiente. Determine a taxa de transferência de calor
no espaço refrigerado e o coeficiente de performance (desempenho) do refrigerador.
Rendimento e Coeficiente de Performance
 Exemplo: Calor é transferido para um motor térmico a uma taxa de 80 MW. Se a taxa de
rejeição de calor para um rio próximo é de 50 MW, determinar a potência útil e a eficiência
térmica para este motor térmico.
OBRIGADO!!!!