Eu defendo a idéia de explicar desde sempre a troca de calor como calor Q1 sendo recebido e calor Q2 sendo cedido. Isso só vai simplificar. Veja:
Em um sistema fechado um corpo A cede calor a um corpo B de temperatura mais baixa, a troca de calor prossegue até que ambos atinjam o equilíbrio térmico.
Descrição correta, porém ficam algumas dúvidas: como é que A “sabia” que devia ceder calor a B ? como foi que eles ficaram “sabendo” que as temperaturas já haviam se igualado, e que deviam “parar” de trocar calor?
Uma descrição mais completa, portanto seria:
Em um sistema fechado, um corpo A irradia calor em função de sua temperatura, esse calor irradiado é refletido pelas paredes do recipiente, suposto perfeitamente adiabático, e parte dele incide novamente em A (e por isso não entra na “conta”) e parte dele incide em B, de forma que se dizer que A cede ou perde uma quantidade de calor Q(a), que é absorvida por B . O corpo B também irradia calor, parte do calor irradiado por B incide sobre ele mesmo, sendo reabsorvido (e por isso não entra na “conta”), e parte dele atinge A, dessa forma dizemos que B cede uma quantidade de calor Q(b) que é absorvido por A.
Dessa forma as trocas de calor entre A e B ocorrem da seguinte forma:
A cede uma quantidade de calor Q(a) e recebe Q(b); assim a quantidade de calor efetivamente trocada por A é Q = Q(b) – Q(a)
Assim se A ceder mais do que recebe, a quantidade de calor trocada é negativa e dizemos que A perdeu ou cedeu calor. Se A receber mais do que cede então dizemos que a quantidade de calor trocada é positiva e que A recebeu uma quantidade de calor Q.
O mesmo vale para o corpo B. Sendo para esse a troca efetiva de calor:
Q = Q(a) – Q(b)
Ou seja, em qualquer caso, a quantidade de calor trocada será:
Q = Q(recebido) – Q(cedido)
Assim podemos explicar como pode existir quantidade de calor negativa, sendo que a energia nunca é negativa. Acontece que as quantidades Q(a) e Q(b) são sempre quantidades positivas, a diferença entre elas é que pode ser positiva ou negativa, ou seja, a troca de calor pode ser negativa ou positiva.
Ou seja:
Se Q(recebido) > Q(cedido) então Q > 0 e dizemos que o corpo está recebendo calor ou absorvendo calor
Se Q(recebido) < Q(cedido) então Q <0 e dizemos que o corpo está perdendo ou cedendo calor Explicado assim também fica fácil de explicar que ninguém precisa avisar os corpos do sistema qual deles é mais quente e que deve ceder calor. As trocas ocorrem naturalmente, cada um emitindo calor conforme sua temperatura, e recebendo dos demais. Ninguém precisa avisar a hora de parar de trocar calor, porque a troca não pára, ela prossegue mesmo após o equilíbrio térmico. Ocorre apenas que nessa situação a quantidade de energia emitida ou cedida é igual à quantidade de energia recebido, assim: Q = Q(recebido) – Q(cedido) , sendo Q(recebido) = Q(cedido) , vem que: Q = 0
As
Primeira e
Segunda Leis da Termodinâmica ficam fáceis de explicar também:
Um sistema termodinâmico recebe uma quantidade de calor Q1 e cede uma quantidade de calor Q2. Nesse processo sofre uma variação da energia /\U interna e realiza ou recebe uma trabalho W.
De acordo com a
Primeira Lei a energia deve ser conservar, portanto:
Q1 = Q2 + /\U + W
Ou seja:
Q1 – Q2 = /\U + W
Sendo que Q1 – Q2 é a quantidade de calor trocada entre o sistema e a vizinhança, portanto Q1 – Q2 = Q
Então: Q = /\U + W que leva na forma mais conhecida: /\U = Q – W
A Segunda Lei.
Uma máquina térmica trabalha em ciclos, e num ciclo completo o sistema retorna ao estado inicial, portanto /\U = 0, e dessa forma W = Q. Isso pode levar a uma conclusão absurda, a de que a máquina transforma todo calor recebido em trabalho.
Mas lembrando que Q = Q(recebido) – Q(cedido) vem que :
Q1 – Q2 = W e que Q1 = W – Q2
Ou seja, nem todo calor recebido (Q1) se converte em trabalho, pois sempre existe um calor cedido ou rejeitado (Q2)
E o rendimento: R = W/Q1 sempre < 1; e ninguém agora vai cometer a burrice de fazer R = W/Q = 1 já que W=Q.
Ficou claro?
