É possível converter energia interna em energia mecânica explique com exemplos?

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transformações ou processos que podem ocorrer na mudança do estado de equilíbrio termodinâmico do sistema: a) isotérmico – processo que se realiza à temperatura constante; b) isobárico – processo que se realiza à pressão constante; c) isovolumétrico (isocórico) – processo que se realiza a volume constante; d) adiabático – processo que se realiza sem troca de calor. (Eq. 8) Aula 08 Física e Meio Ambiente16 Atividade 5 Atividade 4 Se 100 J de calor forem adicionados a um sistema que realiza 40 J de trabalho externo, em quanto se elevará sua energia interna? Durante um certo processo termodinâmico, uma amostra de um gás se expande e se resfria, reduzindo a sua energia interna em 3000 J. Esse é um processo adiabático. Quanto trabalho é realizado durante o processo? Exemplo 4 Mantendo fi xo o êmbolo (Figura 4), fornece-se 100 J de calor ao sistema. Nesse caso, em quanto aumenta sua energia? Resolução Nesse caso, pelo enunciado da primeira lei da termodinâmica, o volume permanece constante, logo, não é realizado trabalho no processo. Assim, o aumento de energia interna é: ΔU = Q = 100 J. Aula 08 Física e Meio Ambiente 17 Segunda lei da termodinâmica Os processos que ocorrem na natureza preservam a lei maior, a conservação da energia. No caso da termodinâmica, essa conservação fi ca demonstrada na primeira lei, segundo a qual a soma de todas as variações de energias envolvidas no processo é nula. Para discutir a essência da segunda lei, vamos analisar juntos a seguinte situação: dentro de um copo com água natural, você coloca três cubos de gelo. Certamente, esses cubos se fundirão, uma vez que a água lhes cederá calor e o processo só se encerrará quando a mistura (água e gelo) estiver a uma mesma temperatura de equilíbrio, ou seja, em equilíbrio térmico. De acordo com a primeira lei da termodinâmica, nenhuma energia se perde. Seria possível, então, o gelo ceder calor para a água? Pense um pouco... Essa possibilidade viola a primeira lei da termodinâmica? Certamente não viola, pois para isso acontecer bastaria o gelo fi car mais frio e a água mais quente. Esse processo violaria o processo natural de ocorrência de transferência de calor: o calor vai sempre fl uir de corpos de maior temperatura para corpos menor temperatura. A segunda lei da termodinâmica pode ser enunciada de uma forma simples baseada nesse sentido de fl uxo de calor: O sentido natural do fl uxo do calor só pode ser quebrado mediante o esforço externo. Podemos citar como exemplo os condicionadores de ar, geladeiras etc., com os quais retiramos calor de um ambiente que está mais frio do que o meio externo. Máquinas térmicas e segunda lei da termodinâmica Você é capaz de identifi car uma situação na qual podemos transformar trabalho em calor (energia térmica)? E o inverso? Transformar calor em trabalho mecânico? Quando empurramos um caixote com rapidez sobre um piso, todo trabalho que fazemos para superar o atrito é convertido completamente em energia térmica que aquece O calor por si mesmo jamais fl ui de um objeto frio para um objeto quente. Aula 08 Física e Meio Ambiente18 o caixote e o piso. Pode agora todo calor gerado no processo ser utilizado para realizar somente trabalho? Jamais chegaremos a essa situação. Um exemplo do nosso cotidiano é o que ocorre na combustão no motor de um carro. Parte do calor gerado na combustão será transferida ao meio externo através do radiador do carro e somente parte será transformada em trabalho para o deslocamento do carro. Essa conversão de uma parte de calor em trabalho mecânico deu origem à máquina térmica. A primeira máquina térmica inventada foi a máquina térmica a vapor. A idéia básica da máquina térmica, seja ela a vapor ou de combustão interna (motor a gasolina, diesel), é que o trabalho mecânico pode ser obtido quando o calor fl ui de uma temperatura alta para uma temperatura baixa. Sempre que falamos em máquinas térmicas, falamos de reservatórios térmicos, os quais são sistemas que mesmo recebendo ou perdendo calor permanecem com a sua temperatura inalterada. Toda máquina térmica recebe calor de um reservatório a uma alta temperatura, aumentando a sua energia interna. Com isso, converte parte dessa energia em trabalho e rejeita a energia restante na forma de calor para outro reservatório a uma temperatura baixa. No carro com motor de combustão a gasolina, os produtos da queima do combustível na câmara de combustão provêm do reservatório a alta temperatura. Esses gases quentes realizam trabalho sobre o pistão, e parte do calor é rejeitado para o meio ambiente (reservatório a baixa temperatura) através do sistema de resfriamento e da válvula de exaustão. A segunda lei da termodinâmica nos garante que nenhuma máquina térmica pode converter todo calor que lhe é fornecido em energia mecânica. Assim, o enunciado da segunda lei com base no funcionamento das máquinas térmicas é: Esse enunciado foi entendido posteriormente pelo engenheiro francês Sadi Carnot em 1824 da seguinte forma: você não pode converter totalmente calor em trabalho. Essa conversão é limitada pelas temperaturas dos reservatórios quente e frio e nenhuma outra máquina térmica pode ter rendimento superior a essa conversão. Sua equação indica que o rendimento ideal é η = 1− Tfria Tquente (Eq. 9) Essa equação é a fração máxima da energia que pode ser convertida em trabalho e as temperaturas são temperaturas absolutas expressas na escala Kelvin. Quando é realizado trabalho por uma máquina térmica que opera entre duas temperaturas Tquente e Tfria, só uma parte de calor fornecida na temperatura Tquente pode ser convertida em trabalho, o restante do calor será rejeitado a uma temperatura Tfria. Aula 08 Física e Meio Ambiente 19 Resumo 1 2 3 4 5 Nesta aula, você entendeu o conceito de calor como forma de energia; viu o processo de troca de calor entre dois corpos e o estado de equilíbrio térmico entre sistemas. Compreendeu também o conceito de calor específi co como a propriedade dos materiais de absorver calor em quantidades diferentes e a lei de conservação da energia, que foi descrita a partir dos conceitos de calor, trabalho e energia interna. Por fi m, estudou a descrição do processo de uma máquina térmica e a segunda lei da termodinâmica a partir do rendimento, como também a partir de uma única forma em que o calor fl ui de um corpo para outro. Auto-avaliação Quando adicionamos a mesma quantidade de calor a dois objetos diferentes, isso não produz necessariamente o mesmo aumento na temperatura. Explique. Se você deixa cair uma pedra aquecida em um balde com água, as temperaturas da água e da pedra mudarão até que ambas se tornem iguais. Certamente, a pedra vai esfriar e a água vai esquentar. Isso continuaria válido, se a pedra fosse jogada em um grande reservatório de água, por exemplo, a barragem Armando Ribeiro Gonçalves que tem 2 bilhões de metros cúbicos? Explique. Você consegue manter a sua a mão descoberta dentro do forno do fogão de sua casa por alguns segundos, quando este está muito quente, entretanto, queima- se, se momentaneamente tocar na forma do bolo que geralmente é de alumínio. Explique o processo. É possível converter completamente uma certa quantidade de energia mecânica em energia térmica? É possível converter completamente energia térmica em energia mecânica? Justifi que sua resposta exemplifi cando. Qual seria a temperatura fi nal de uma mistura de 50 g de água a 20 ºC com 50 g de água a 40 ºC? Aula 08 Física e Meio Ambiente20 6 7 8 9 10 Referências BIBLIOTECA VIRTUAL LEITE LOPES. [Experimento de Carnot]. Disponível em: < //www4.prossiga.br/lopes/prodcien/fisicanaescola/Image3707.gif >. Acesso em: 20 nov. 2006. Figura 5. MÁXIMO, Antonio; ALVARENGA, Beatriz. Curso de física. São Paulo: Scipione, 2006. v. 2. NAUTILUS. [seringa]. Disponível em: < //nautilus.fi s.uc.pt/wwwqui/fi guras/laboratorio/ img/seringa_gases.jpg>. Acesso em: 20 nov. 2006. Figura 4. NUSSENZWEIG, Moysés.

Quais os exemplos de energia mecânica?

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É possível converter uma forma de energia em outra dê exemplos?

O que é conversão de energia mecânica?