_Hinrichs_Kleinback

100 Energia e Meio Ambiente
Existem duas afirmações importantes que derivam da segunda lei. São elas:
Afirmações Decorrentes da Segunda Lei
1. O calor pode fluir espontaneamente (por si próprio) somente de uma
fonte quente para um sorvedouro frio.
2. Nenhuma máquina térmica em que o calor de uma fonte quente é
convertido inteiramente em trabalho pode ser construída. Algum
calor deve ser descartado para um sorvedouro a temperatura mais
baixa.
Da primeira afirmação nós já tratamos. Uma geladeira só funciona com a ajuda de trabalho
externo fornecido ao compressor.
A segunda afirmação nos diz que precisamos de uma fonte quente e de um sorvedouro
frio para que aconteça o fluxo de calor e a extração de trabalho útil. Este argumento
contraria nosso exemplo do livro que se move através da extração de calor da mesa: não há
um sorvedouro frio para o qual o calor possa fluir ou ser trocado. O mesmo vale para o
exemplo de extração de trabalho da vasta energia térmica contida nos oceanos. A segunda
lei afirma que, para que uma máquina térmica possa funcionar, parte do calor deve ser
descartado para um sorvedouro frio - tal como o nosso ambiente. É necessário que se
tenha um AT (uma diferença de temperatura).
Vamos agora observar mais detalhadamente a segunda lei. No Capítulo 3, a eficiência
percentual de um dispositivo foi definida como a razão:
O princípio da conservação da energia nos diz que o trabalho realizado é igual à entrada
de energia menos o calor transferido para fora do sistema. Portanto,
Se uma parte do calor é transferida para um sorvedouro frio, como exige a segunda
lei, então esta expressão nos diz que nós jamais teremos um sistema com 100% de eficiência.
O valor da eficiência deve sempre ser menor do que 100%. Portanto, jamais existirão
máquinas de movimento perpétuo. Pessoas têm trabalhado em tais dispositivos por anos
a fio, tentando encontrar uma máquina que funcione para sempre, uma máquina que não
necessite de um suprimento contínuo de energia, mas ninguém obteve sucesso. Mesmo
na ausência de atrito na máquina, uma parte do calor vai ser transferida para o sorvedouro
frio e a eficiência será menor do que 100%, fazendo com que a máquina eventualmente
pare.
Eficiência Máxima — Menos que Perfeito
Se uma parte do calor tem que ser descartada para o ambiente, qual é o melhor que
podemos fazer? Qual é a eficiência máxima que podemos obter ao partirmos de uma fonte
quente a uma temperatura T H
e um sorvedouro frio a uma temperatura T c
? Esta questão
foi de grande importância no desenvolvimento das máquinas a vapor no início do século
XIX. Sadi Carnot, um engenheiro francês, mostrou que, para uma máquina ideal (que ire-