Primeira Lei da Termodinâmica em Ciclos

Produzido por Leonardo de Bem
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Teoria

O que são Ciclos?

Já sabemos calcular calor, trabalho e energia interna dos seguintes processos termodinâmicos: isobáricos, isométricos, isotérmicos e adiabáticos.

Beleza! Agora vamos considerar que esses processos ocorram de modo a fechar um ciclo.

Ou seja: as curvas de cada processo se encontram, delimitando uma área.

Por exemplo:

Nossa ideia é aplicar a Primeira Lei da Termodinâmica ao ciclo como um todo.

Bora fazer isso?

Primeira Lei em um ciclo

Aplicando a Primeira Lei em um ciclo fechado, temos o seguinte:

Q ciclo = W ciclo + Δ U ciclo

Mas sabemos que a energia interna é uma função de estado e só depende dos valores inicial e final.

Em um ciclo, esses valores são iguais!

Logo:

Δ U ciclo = 0

⇒ Q ciclo = W ciclo

Esses valores são o saldo de calor e trabalho, respectivamente.

Estamos interessados no saldo de trabalho.

Podemos dizer que o saldo de calor é o que entra, ou seja o calor da fonte quente menos o que sai, calor rejeitado na fonte fria:

Q ciclo = Q Q - Q F

Substituindo:

Q Q - Q F = W ciclo

⇒ Q Q = W ciclo + Q F

Trabalho em um ciclo

O trabalho em um ciclo é exatamente a área do ciclo no diagrama p × V .

Se os processos estiverem em sentido horário: W > 0

Se os processos estiverem em sentido anti-horário: W < 0

Rendimento de um ciclo

O rendimento do ciclo vai ser o trabalho útil que ele produziu sobre o calor que ele recebeu. Ou seja:

ε = W C i c l o Q Q = Q Q - Q F Q Q = 1 - Q F Q Q

Primeira Lei em um ciclo

Trabalho em um ciclo

Rendimento de um ciclo

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