24.5
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24.5 – A máquina de Carnot PowerPoint PPT Presentation


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24.5 – A máquina de Carnot. Máquina de Carnot : a máquina ideal ( eficiência máxima operando entre duas temperaturas T H e T C ) Sem atrito , turbulência ou perdas de calor Todos os processos reversíveis Usa gás ideal. Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1832).

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24.5 – A máquina de Carnot

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Presentation Transcript


24 5 a m quina de carnot

24.5 – A máquina de Carnot

  • Máquina de Carnot: a máquina ideal (eficiênciamáximaoperando entre duastemperaturas THe TC)

  • Sematrito, turbulênciaouperdas de calor

  • Todososprocessosreversíveis

  • Usagásideal

Nicolas LéonardSadi Carnot

(1796-1832)


24 5 a m quina de carnot

d->a: compressãoadiabática

b->c: expansãoadiabática

O ciclode Carnot

W

W

W

W

c->d: compressãoisotérmica

a->b: expansãoisotérmica

a

QH

QH

QC

TC

TH

b

QC

TH

d

c

TC

http://www.youtube.com/watch?v=s3N_QJVucF8&feature=related


24 5 a m quina de carnot

Entropia no ciclo de Carnot

ΔSH

QH

b

a

TH

TC

c

d

QC

ΔSC

Como as trocas de calorsãoisotérmicas, então:

Obviamente, temos:


24 5 a m quina de carnot

Eficiência da máquina de Carnot:

Usando o resultado do slide anterior:

Eficiência da máquina de Carnot dependeapenas das temperaturas dos reservatórios

Refrigerador de Carnot: máquina de Carnot operando no sentidoinverso

Coeficiente de desempenho:


24 5 a m quina de carnot

Teorema: “Nenhumamáquina real, operando entre duastemperaturas, podeterumaeficiênciamaiorqueumamáquina de Carnot operando entre as mesmastemperaturas”

Demonstração: Suponhamosqueexistaumamáquina X com eficiênciamaiorque a de Carnot: eX> eCarnot. Vamosusarestamáquinaparaalimentar um refrigerador de Carnot:

TH

QHX

QHC

QCX

QCC

TC


24 5 a m quina de carnot

TH

TH

QHX

QHC

TC

Portanto, eX> eCarnoté impossível.

Viola a 2a. Lei!

Masespere… Ondeprecisamosutilizar o fato de que a máquina da direita é umamáquina de Carnot? Poderia ser umamáquina Y qualquer, desdequesejareversível (possafuncionarcomo um refrigerador)…

QCX

QCC

Então:

TC


24 5 a m quina de carnot

Mastambémpoderíamosterobtido:

Todas as máquinasreversíveistêm a mesmaeficiência da máquina de Carnot, desdequeoperemapenas entre doisreservatórios

Ouseja:

Na aula passada, calculamos a eficiência de umamáquina de Stirling:

Não é a mesmaeficiência de umamáquina de Carnot! (Na verdade, é menor). No entanto, o ciclo é reversível. Como?

Para realizar o ciclo de Stirling de forma reversível, serianecessário o uso de umainfinidade de reservatóriostérmicos a temperaturasdiferentes, e nãoapenasdois!


24 5 a m quina de carnot

O ciclo de Carnot é o maiseficiente entre todososciclosreversíveisoperando entre as mesmastemperaturasextremas


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