Storyboard

>Modelo

ID:(1484, 0)

Iframe

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ID:(15280, 0)

Top

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Parâmetros

Variáveis

$S_H$

S_H

Alta entropia

J

$T_H$

T_H

Alta temperatura

K

$S_C$

S_C

Baixa entropia

J/K

$\delta W$

dW

Diferencial de trabalho impreciso

J

$p$

p

Pressão

Pa

$T_C$

T_C

Temperatura baixa

K

$W$

W

Trabalho eficaz

J

$dV$

dV

Variação de volume

m^3

Cálculos

• Método alternativo
• Método tradicional
• Estratégia
• 2D
• 3D

Equação

Equação

Primeiro, selecione a equação: para , depois, selecione a variável: para

---

Cálculos

Símbolo

Equação

Resolvido

Traduzido

Cálculos

Símbolo

Equação

Resolvido

Traduzido

Variáve Dado Calcular Objetivo : Equação A ser usado

Equações

ID:(15339, 0)

Imagem

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Para repetir o processo, é necessário retornar do volume $V_2$ para o volume $V_1$, o que implica seguir uma curva no diagrama de pressão versus volume na direção oposta:

Isso representa um trabalho a ser realizado e que devemos fornecer para repetir o ciclo.

Normalmente, esse processo é alcançado resfriando o sistema, o que faz com que ele se contraia. A energia a ser investida corresponde ao calor retirado do sistema.

ID:(10254, 0)

Imagem

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O trabalho líquido obtido é a diferença entre o trabalho obtido e o trabalho necessário para completar o ciclo:

ID:(10268, 0)

Imagem

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Uma vez que o trabalho é

ele pode ser representado em um gráfico de pressão versus volume como a área sob a curva de pressão em função do volume:

Essa área representa o trabalho obtido quando um gás realiza trabalho ao expandir-se do volume $V_1$ para o volume $V_2$.

Normalmente, esse processo é alcançado aquecendo o sistema, o que faz com que ele se expanda e realize o trabalho. Um exemplo seria um pistão com gás aquecido em uma caldeira.

ID:(10266, 0)

Equação

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A integral no modelo simplificado,

pode ser estimada facilmente usando a fórmula de área, multiplicando a altura pela base da área que representa o trabalho:

$W = ( T_H - T_C )( S_H - S_C )$

Condições

Variáveis

$S_H$

Alta entropia

$J/K$

8168

$T_H$

Alta temperatura

$K$

8166

$S_C$

Baixa entropia

$J/K$

8169

$T_C$

Temperatura baixa

$K$

8167

$W$

Trabalho eficaz

$J$

8165

Relação

ID:(10261, 0)

Equação

>Top, >Modelo

Ao contrair o volume de $V_2$ para $V_1$, é necessário fornecer energia à máquina, representada por

$\displaystyle\int_{V_2}^{V_1}p_{inv}dV=-\displaystyle\int_{V_1}^{V_2}p_{inv}dV$

Condições

Variáveis

Relação

A necessidade de fornecer essa energia é refletida no sinal do integral.

ID:(10255, 0)

Equação

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O trabalho total é calculado integrando sobre o ciclo completo, ou seja, a parte em que o trabalho é realizado

e a parte em que o processo é revertido

resultando em uma subtração. Esse processo cíclico é representado matematicamente como uma integral com um círculo e corresponde à soma dos elementos sob a curva em cada etapa:

$\displaystyle\oint_C p\,dV=\displaystyle\int_{V_1}^{V_2}p_{dir}\,dV-\displaystyle\int_{V_1}^{V_2}p_{inv}\,dV$

Condições

Variáveis

Relação

ID:(10256, 0)

Equação

>Top, >Modelo

O diferencial de trabalho impreciso ($\delta W$) é igual a la pressão ($p$) multiplicado por la variação de volume ($dV$):

$\delta W = p dV$

Condições

Variáveis

$\delta W$

Diferencial de trabalho impreciso

$J$

5221

$p$

Pressão

$Pa$

5224

$dV$

Variação de volume

$m^3$

5223

Relação

Desenvolvimento

Uma vez que la força mecânica ($F$) dividido por la seção ($S$) é igual a la pressão ($p$):

$p \equiv\displaystyle\frac{ F }{ S }$

e la variação de volume ($dV$) com o distância percorrida ($dx$) é igual a:

$\Delta V = S \Delta s$

A equação para o diferencial de trabalho impreciso ($\delta W$) pode ser expressa como:

$\delta W = F dx$

Portanto, ela pode ser escrita como:

$\delta W = p dV$

ID:(3468, 0)

Conceito

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Em uma máquina que utiliza o conceito de Carnot, ocorrem os seguintes processos:

• O reservatório com a temperatura mais alta é criado usando um forno.
• O reservatório com a temperatura mais baixa é criado usando um sistema de refrigeração.
• O vapor gerado a partir do reservatório se expande em forma de gás, deslocando o pistão e elevando a massa de compensação. Na primeira etapa isoterma, a primeira válvula está aberta enquanto a segunda está fechada. Na segunda etapa do processo, a primeira válvula é fechada e a expansão continua adiabaticamente.
• Na terceira etapa, a segunda válvula é aberta e, com a ajuda da massa de compensação, o pistão retorna e o gás é expelido de forma isoterma. Na quarta etapa, a válvula é fechada e o processo é concluído adiabaticamente.

ID:(11134, 0)

Conceito

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Sadi Carnot introduziu [1] o conceito teórico do primeiro projeto de máquina capaz de gerar trabalho mecânico com base em um gradiente de temperatura. Isso é alcançado por meio de um processo no espaço pressão-volume, onde calor é adicionado e extraído, conforme ilustrado na imagem:

A área sob a curva o calor fornecido ($Q_H$), que se estende de 1 a 2, representa a energia necessária para transitar do estado ($p_1, V_1$) para o estado ($p_2, V_2$). Por outro lado, a área sob a curva o calor absorvido ($Q_C$), indo de 2 para 1, representa a extração de energia necessária para retornar do estado ($p_2, V_2$) ao estado ($p_1, V_1$). A diferença entre essas áreas corresponde à região delimitada por ambas as curvas e representa o trabalho eficaz ($W$) que o sistema pode realizar.

Carnot também demonstrou que, de acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor fornecido ($Q_H$) não pode ser igual a zero. Isso implica que não existem máquinas capazes de converter todo o calor em trabalho.

[1] "Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance" (Reflexões sobre a Potência Motriz do Fogo e sobre Máquinas Adequadas para Desenvolver Essa Potência), Sadi Carnot, Annales scientifiques de lÉ.N.S. 2e série, tome 1, p. 393-457 (1872)

ID:(11131, 0)

Descrição

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Se o processo de Carnot for invertido, pode-se utilizar trabalho para transferir calor, o que é conhecido como uma bomba de calor. Nesse caso, o diagrama é o seguinte:

ID:(11143, 0)