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Eficiência de Carnot 2: revertendo o ciclo

Transcrição de vídeo

no vídeo anterior mostrei que a definição de eficácia esta é o trabalho feito com relação à quantidade de calor que temos para usar e mostramos que para um motor também poderíamos reescrever como um menos que 2 sobre que 1 ou ainda um - o calor que retiramos do motor dividido pela quantidade de calor que inserimos no motor agora aplicamos essa fórmula ao ciclo de carbono e disse amos ei poderíamos obter a eficácia de um motor de canoa anotar isso aqui portanto a eficácia de carne ou é reta para carnol é igual a um menos de 2 sobre t1 para obter esse resultado precisávamos considerar o fato que estávamos lidando com um ciclo de canoa para usar sabe estávamos seguindo por essas curvas isotérmicas e conseguir obter o log natural e conseguiu obter isso para a eficácia de um motor de carne ou seria bastante objetivo essa eficácia que pode ser realizada apenas por um motor de canoa as outras definições de eficácia por exemplo quando define a eficácia como igual o trabalho realizado dividido pelo calor chamarei de entrada de calor ou quando define como o calor líquido então que um menos que 2 sobre que um isso se aplica todos os motores térmicos isso é verdadeiro para todos os motores térmicos incluindo o motor de carne ou um motor térmico é o motor que opera em calor provavelmente eu deveria ter dito isso antes e esse motor que fiz esse motor de canoa é definitivamente um motor que opera em calor pois capta calor aqui e depois libera o calor aqui em baixo o ciclo mostra o que está acontecendo ao motor e só quero fazer essa distinção também o motor é a parte física o ciclo apenas descreve o que está acontecendo com ele e isso posto eu digo que isso é apenas verdadeiro para um motor térmico de canoa agora o que estou prestes a começar eu não sei se vou conseguir terminar nesse vídeo talvez seja necessário usar um outro vídeo também é mostrar que se estamos operando um motor térmico entre duas fontes de temperatura portanto eu tenho a minha fonte de alta temperatura que chamarei dth para a alta temperatura e está transferindo um pouco de calor que um um pouco de calor que sai de que 2 estou fazendo um certo trabalho em seguida o outro reservatório de baixa temperatura chamarei de ter para baixo a temperatura aqui embaixo e é onde eu liberei calor também mostrarei nos próximos vídeos que o motor mais eficaz é esse motor teórico de carbono nenhum motor consegue ser mais eficiente que esse então se esse é um motor de canoa esse é o motor mais eficaz ou é o ideal onde nada se perde bem falar ids mais detalhadamente adiante nenhum motor consegue ser mais eficiente que o de carne ou o técnico de cannon portanto para alcançar isso para vou brincar um pouco com o motor de carne ou só para mostrar algumas das ferramentas que ele possui a sua disposição então uma das coisas deixe me desenhar um diagrama pv no ciclo de carbono que fizemos até agora meio que nos movemos em uma direção o tempo todo tínhamos a nossa expansão isotérmica mais ou menos assim e isso era isotérmico o tempo todos seguimos nessa direção desse jeito depois tínhamos a expansão a diabética depois tínhamos a contração isotérmica dessa forma depois tínhamos a contração adiabática para atingir o ponto inicial e depois retornamos da seguinte forma o tempo todo seguimos no sentido horário seguimos no sentido horário e capturamos calor aqui pois estávamos trabalhando capturamos calor para manter a temperatura constante e depois liberamos calor para evitar o aumento da temperatura em que dois então se eu fosse desenhar isso de outra forma bem acabei de fazer um igual mas vou desenhar dessa forma também poderia descrever dessa forma onde esse é o motor e esse é o reservatório de temperatura alta vou chamar isso de t1 e1 está aqui ele transferiu que um promotor de carbono o motor e canon realizou certo trabalho em seguida transferiu para o reservatório de baixa temperatura t2 transferiu q2 essa é outra forma de descrever o que aconteceu nesse ciclo de carbono e aqui desenho motor agora uma das ferramentas que quero mostrar para vocês é que essa é uma reação reversível ou que podemos pegar isso e fazer o oposto e depende de um conceito que eu descartei algum tempo quando eu desenhei isso de certa forma fiz uma introdução à idéia de um processo quase estático e que quase estático significa olhe faça isso lentamente de modo que você esteja perto bastante do equilíbrio no qual as variáveis do makro estado são sempre definidas e essa foi a justificativa para lidar com as pedras como aqui ao invés de fazer isso de uma só vez ao invés de simplesmente mover todas as pedras e simplesmente atingir esse estado de aabb em um único salto eu quero fazer isso gradativamente para que seja definido em todos esses pontos nesse intervalo isso é o que o processo quase estático fez por nós em seguida fiz o vídeo de processos quase estáticos e como já disse os processos quase estáticos na maioria das vezes são reversíveis na verdade às vezes fica usando palavras diferentes para dizer a mesma coisa agora por definição disse que o ciclo teórico de carne ou não é apenas quase estático mas é também reversível o que significa que em qualquer momento digamos que movemos algumas pedras ali e chegamos aqui se quisermos se tivermos disposição podemos adicionar algumas pedras de volta e seguir na direção contrária até onde estávamos isso é o que reversível significa significa que é possível reverter algo agora o que precisa ser ideal no sistema para que isso seja verdadeiro bem isso significa que o movimento do pistão peça superfície removível não deve ter atrito o calor poderia se perder devido ao atrito depois ao voltarmos perderíamos calor um pouco de calor seria destruído apenas ao mudar de um estado para o outro portanto a hipótese a ser considerada para que o ciclo de carbono ou seja reversível é a ausência de atrito o motor térmico de carla esse motor teórico é um motor sem atrito o que é teoricamente impossível a ausência total de atrito mas falaremos mais sobre isso mais para frente portanto se tiver um motor completamente sem atrito e isso é quase estático será também reversível então se quisermos torná-lo reversível o que isso significa isso significa que eu poderia começar nesse estado no estado há como denominei antes mas ao invés de passar por esse trajeto escolherei o oposto então o que eu poderia fazer primeiro é expandir adiabática mente acho melhor desenhar isso novamente que faria isso no sentido oposto eu poderia reverter essa reação e isso aconteceria na mesma forma e isso o objeto que está sempre em equilíbrio e que o meu sistema não apresenta nenhum atrito que não há perda de energia ao avançar ou retroceder o processo então poderia começar no estado há aqui em seguida poderia contrair diabetes camente a contração adiabática se pareceria mais ou menos com isso e alcançaria esse estado depois possa expandir isotérmica mente faria da seguinte forma e neste caso estou trabalhando mas não de forma histérica certo em uma curva isotérmica de baixa temperatura e conforme realiza a expansão isotérmica mente da seguinte forma na curva isotérmica realiza uma expansão isotérmica e nesse caso estou trabalhando mas não de forma histérica certo em uma curva e sua técnica de baixa temperatura chamamos de t2 ok da mesma forma que este ano de 2 portanto nesse caso se eu for expandir e permanecer no t2 eu estou bem em cima do reservatório de 2 o calor está sendo transferido essa área sobre a curva o trabalho sendo feito é o calor adicionado esse aqui é 2 e é recebido através do reservatório t2 portanto tudo está acontecendo no sentido inverso essa ideia principal em seguida contrário adiabática mente desse jeito e depois contraiu isotérmica mente desse jeito para voltar ao início ao contrair adiabática mente o que acontece há trabalho sendo feito para mim portanto agora toda essa área que será negativa e para manter a temperatura constante preciso liberar calor portanto libera o calor mas faço isso há uma alta temperatura libera o calor para o reservatório p 1 portanto é a mesma coisa que aconteceu antes mas como estamos prosseguindo no sentido contrário certo esforço é aplicado agora a olhar dessa forma quando entender todas essas áreas a área que será negativa eu digo isso porque os valores positivos serão esses isso será o positivo que farei em azul aqui e os valores de trabalho negativos serão tudo isso portanto se você quiser descobrir todo o trabalho feito ele será negativo então o que está acontecendo se eu executar o ciclo de carbono no sentido inverso chamarei de refrigerador de carne ou não não era isso que eu queria fazer chama de ciclo de carne o inverso mas seria útil se erre fosse de refrigerador esse é o motor de carne ou funciona com o uso de calor ao tirar vantagem da diferença de calor entre e se te pode visualizar isso como um td temperatura alta e temperatura baixa agora o motor de carne invertido ou pode chamar de refrigerador de canoa faz o oposto isso é exatamente o que eu desenhei aqui o que ele faz é começar com o corpo frio chama e deter o t2 ele capta uma quantidade menor de calor do corpo frio o esforço deve ser investido no sistema para que isso seja feito assim mais calor é transferido você pode ver como uma combinação desse trabalho e esse calor removido do corpo frio eo transfere para o corpo quente desculpe isso é que 2 e transfere que um portanto tudo acontece um sentido inverso isso é apenas um subproduto de isso é reversível assim o que posso fazer se isso for o caminho usado antes quando tratava de um motor se quisermos um refrigerador seguimos em outra direção e tudo simplesmente invertido e quero que realmente entendo que isso pode ser doado não há nada de errado com isso talvez digo mas isso não desafia a segunda lei da termodinâmica estamos pegando o calor de um corpo frio para um corpo quente ea minha resposta será igual ao dos vídeos de entropia bem na verdade não estamos aplicando esforço isso um refrigerador portanto deve-se investir certo esforço para que isso seja feito independente do objeto que estiver trabalhando pode ser no caso do refrigerador um compressor isso adiciona mais entropia o universo do que a entropia que está sendo destruída pelo refrigerador portanto isso não desafia segunda lei da termodinâmica agora quero tratar outra questão sobre o motor de carne ou vou usar o inverso do motor de carlo chamarei de refrigerador de canoa portanto se usarmos isso isso é muito mais matemática do que qualquer outra coisa se pegarmos q2 adicionando esforço e produzindo que um podemos dimensionar isso de forma arbitrária se utilizarmos que 2 x vezes e colocarmos wx vezes colocaremos que um x vezes no reservatório superior isso faz sentido pois esses são números arbitrários por exemplo se tivéssemos dois motores de carne em paralelo pode apenas visualizar a coisa toda como dois motores de carne ou fazendo isso tudo ao mesmo tempo portanto tudo isso seria 2 s se tivéssemos três motores de carro fazendo isso ao mesmo tempo tudo isso seria 3 poderia enxergar isso como um motor coletivo com isso tudo explicado acho que fornecer estrutura para no mínimo as idéias que nos mostraram que o motor de carlo é o motor mais eficiente que pode ser produzido e dado que a eficiência do motor de carne ou seja isso e provaremos que o motor mais eficiente e se torna o limite superior sobre a eficácia de qualquer motor que qualquer um poderá criar ou jamais criará e darei o toque final no próximo vídeo