Termodinâmica
Segunda Lei da Termodinâmica
Parece difícil dizer que existe algo em comum entre uma geladeira e um trem maria fumaça, pois aparantemente suas finalidades são diferentes. O trem é utilizado para o transporte de pessoas e cargas enquanto a função da geladeira é deixar os alimentos em uma temperatura mais baixa para que não venham estragar em um curto intervalo de tempo fazendo com o que eles durem mais. Se você entrar na fornalha do trem verá que o ambiente estará quente e se abrir a porta da geladeira sentirá que o ar que vem de dentro dela está frio. Porém existe algo em comum entre estes dois objetos que é a capacidade dos mesmos em realizar trabalho. Tanto a geladeira como a maria fumaça são máquinas térmicas, que transformam calor em trabalho operando em ciclos.
A primeira máquina térmica ao qual se ouviu falar foi inventada pelo grego Heron, no século I d.c, foi chamada de Máquina de Heron devido ao seu inventor. A máquina era constituída por uma esfera de metal com com dois furos, dos quais escapavam ar quente que provinha do aquecimento da água. Entretanto, esta máquina foi utilizada apenas para a diversão das pessoas.
A partir da primeira máquina térmica outras foram criadas. Em 1698 Thomas Savery, desenvolveu uma máquina térmica para bombear águas de uma mina de carvão, entretanto a máquina não apresentou eficiência para bombardear. Um século depois, em 1712 o inglês Thomas Newcomen, aperfeiçoou a antiga máquina de Savery. Esta máquina era denominada como pistão de Newcomen.
Uma das primeiras aplicações das máquina térmicas ocorreu em 21 de fevereiro de 1804 quando o engenheiro Richard Trevithick criou a primeira locomotiva que andava a uma velocidade de aproximadamente 8 km. A locomotiva conseguiu puxar cinco vagões, dez toneladas de carga e setenta passageiros.
Basicamente a energia que chega até a nossa casa, o ônibus em que andamos, a geladeira que conserva os nossos alimentos e o ar condicionado que nos refresca em dias de altas temperaturas fazem parte da segunda lei da termodinâmica, ou seja, são máquinas térmicas. A primeira lei da termodinâmica descreve a conservação de energia de um sistema, mas é possível entender que o calor se transmite de forma espontânea de um corpo com maior temperatura para um corpo com menor temperatura.
A segunda lei da termodinâmica pode ser enunciada da seguinte forma:
"é impossível a realização de qualquer transferência de calor de um corpo frio para um corpo quente" (YONG, 2008, p. 287)
ou seja com a segunda lei é possível fazer com que esse processo aconteça de forma forçada, transformando parte do calor em trabalho. Qualquer dispositivo que transforme calor em trabalho ou energia mecânica é uma máquina térmica.
Grande maioria das máquinas térmicas absorvem calor de uma fonte quente, realizam trabalho e rejeitam a grande maioria do calor por uma saída fria. O calor que é rejeitado da máquina térmica é desperdiçado. A figura abaixo mostra o funcionamento de uma máquina térmica.
Entretanto no caso dos refrigeradores o ciclo é invertido, ou seja, a troca de calor se dá do sistema mais frio (interior da geladeira) e se transfere para um sistema de fonte quente (externo da geladeira). Isso seria uma violação da primeira lei da termodinâmica se o processo ocorresse de forma instantânea, porém para que haja esta troca de inversão do ciclo é preciso de um fornecimento de energia que se dá por conta do compressor que realiza trabalho sobre o sistema.
Para saber mais sobre a segunda lei da termodinâmica clique em Entropia.
