_Hinrichs_Kleinback

102 Energia e Meio Ambiente
vizinhança. Por exemplo, uma massa ligada a uma mola sem atrito oscilando para frente
para trás é um processo reversível. Nenhum calor é perdido para a vizinhança, então
parte do processo pode ser repetida. Na realidade, aumentos de temperatura ocorrem nas
partes, de forma que haverá irreversibilidade em uma mola normal; eventualmente a mola
chegará ao repouso, tendo convertido sua energia mecânica em energia térmica (transferida
para si própria, para a massa a ela ligada e para a vizinhança). Um processo ideal é
reversível, mas nós não vivemos em um mundo ideal, e, portanto, não observamos "-^A
processos, embora tentemos maximizar o grau de reversibilidade. Em um processo reversível,
a entropia permanece constante: não há aumento líquido na desordem do sistema. A energia
mecânica da mola ideal é uma combinação de energias cinética e potencial, e é conhecer:
em cada posição. No mundo real, a desordem aumenta à medida que a energia térmica É
transferida para as moléculas da mola e da vizinhança.
Energia Disponível
Outra maneira de examinarmos as conseqüências da segunda lei da termodinâmica é pés
conceito de "energia disponível", ou disponibilidade. Um reservatório quente tem potenciai
para servir como fonte de energia de uma máquina térmica para realizar trabalha
Porém, se o calor for transferido do reservatório quente para um reservatório frio sem que
haja produção de trabalho útil, então haverá uma perda de energia disponível, já que o reservatório
frio não pode ser usado para produzir trabalho útil sem que haja outro reservatório
a uma temperatura ainda mais baixa, para o qual o calor possa fluir. Mesmo que o
reservatório frio pudesse ser usado para produzir trabalho, o trabalho que seria obtido
desta fonte seria menor do que aquele disponível a partir da fonte original a alta temperatura,
de acordo com a eficiência de Carnot. Cem unidades de energia térmica a 1.000°C
têm potencial para realizar mais trabalho do que cem unidades de energia a 500°C, ambas
em relação ao mesmo sorvedouro de baixa temperatura; portanto, a energia disponível da
fonte à temperatura mais alta é maior.
Em um processo irreversível, há uma perda de energia disponível; à medida que uma
mola com atrito vai parando, sua energia mecânica é transformada em energia térmica
menos útil, que se manifesta no aumento da temperatura das moléculas do ar vizinho e da
mola. Para uma máquina ideal operando entre duas temperaturas, a eficiência máxima é
atingida pelo ciclo de Carnot, que é uma forma de ciclo reversível. Qualquer outra máquina
terá uma eficiência menor entre as mesmas temperaturas. Menos trabalho será
obtido, portanto há uma perda de energia que poderia ter sido obtida se empregássemos
uma máquina reversível.
Sabemos, pela primeira lei, que a energia é conservada. Entretanto, não é a quantidade
de energia do mundo que está diminuindo, e sim a sua capacidade e disponibilidade para realizar
trabalho. Em qualquer processo que consome combustível, haverá uma perda de habilidade
para realização de trabalho. A medida que a energia de alta qualidade de um reservatório
quente, ou a energia mecânica de uma mola comprimida é convertida em energia
térmica, há uma degradação da disponibilidade de energia. O calor flui do reservatório
quente para o frio, e eventualmente atingimos o ponto em que ambos têm a mesma temperatura,
e trabalho útil não pode mais ser obtido.
Usando estes conceitos, uma outra forma de enunciarmos a segunda lei da termodinâmica
é
É impossível converter uma dada quantidade de energia térmica
completamente em trabalho útil. Em um processo de conversão de energia,
esta sempre sofre degradação de qualidade, de forma que a habilidade para
realização de trabalho é reduzida.