Segunda Lei da Termodinâmica
A segunda lei da termodinâmica estabelece o conceito de rendimento térmico. É teoricamente impossível construir uma máquina térmica que transforme todo o calor recebido de uma fonte quente em trabalho ou que transfira calor de uma fonte mais fria para uma fonte mais quente sem consumir trabalho.
Então, a grande questão passa a ser:
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Qual a maior eficiência teórica possível de ser obtida?
O físico e engenheiro militar francês Nicolas Leonard Carnot (1796-1832) resolveu esta questão em 1824.
Primeiramente, ele estabeleceu que é teoricamente impossível construir uma máquina térmica mais eficiente do que um motor reversível operando de acordo com o ciclo de Carnot.
O ciclo de Carnot independe do fluido de trabalho e é composto de quatro processos básicos:
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Um processo isotérmico reversível que troca calor entre o meio mais quente e o fluido de trabalho.
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Um processo adiabático reversível que reduz a temperatura do fluido de trabalho da temperatura da fonte quente - Th- até a temperatura da fonte fria -Tl.
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Um processo isotérmico reversível que troca calor entre o fluido de trabalho e a fonte fria.
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Um processo adiabático reversível que eleva a temperatura do fluido de trabalho da temperatura da fonte fria - Tl- até a temperatura da fonte quente - Th.
Finalmente, ele provou que nenhuma máquina poderia ter um rendimento térmico superior ao rendimento térmico de uma máquina que utilizasse o seu ciclo, que é definido por:
Onde:
Ql é o calor transferido para a fonte de baixa temperatura;
Qh é o calor transferido pela fonte de alta temperatura;
Tl é a temperatura da fonte de baixa temperatura em graus K;
Th é a temperatura da fonte de baixa temperatura em graus K;