TD –Segundo princípio da Termodinâmica

Existem muitas formas de abordagem do segundo princípio da termodinâmica. A mais simples consiste em definir a função entropia e trabalhar em cima dela. Não é muito católico, mas serve como um bom ponto de partida. Mais tarde, outros roteiros poderão ser explorados. Antes, porém, algumas considerações devem ser feitas.

O primeiro princípio é uma lei que impõe a conservação da energia. A energia não pode ser criada nem destruída. O segundo princípio é uma lei restritiva. A entropia nos processos espontâneos não pode ser destruída, apenas criada. Com isso, ela divide os processos em espontâneos e não espontâneos. Por exemplo, se uma bola for colocada numa rampa, ela descerá espontaneamente criando entropia no processo. O processo oposto não acontece sem ajuda. Alguém, ou um dispositivo, deve empurrar a bola rampa acima. Por isso, é um processo não espontâneo, destruidor de entropia. 

Na fronteira entre estes dois, estão os processos reversíveis. Por exemplo, uma bola colocada num plano horizontal é um exemplo de processo reversível. Basta um leve sopro para a bola se movimentar superlentamente numa direção. Basta um leve sopro na direção oposta para a bola se mover na direção oposta também superlentamente. Os processos reversíveis são, portanto, processos superlentos.  Por isso, os processos reversíveis são conhecidos como quase estático.

Agora, o segundo princípio pode ser explorado. Definindo a entropia pela expressão

dS = dq/T

Nesta expressão, dq é o calor efetivamente trocado entre o sistema e a sua vizinhança e T é a temperatura absoluta.A temperatura absoluta é sempre positiva, Nos processos espontâneos, onde a entropia é criada

dS = dq/T  é maior do que 0

   

Nos processos espontâneos nos quais a entropia é destruída

dS = dq/T  é menor do que 0
   

Nos processos reversíveis onde a entropia não pode ser criada e nem destruída

dS = dq/T = 0

A interpretação fica mais fácil se as desigualdades forem eliminadas

dS = dq/T + dq'/T = 0

Nesta expressão, dq' é o que Clausius chamou de calor não compensado. A primeira parcela é entropia trocada entre o sistema e a vizinhança. A segunda parcela é a entropia criada ou destruída no sistema. Observando esta relação, chega-se à conclusão de que, para os processos espontâneos, o calor não compensado de Clausius deve ser sempre positivo.

Classificação do etanol por geração

O etanol de primeira geração, denominado etanol 1G, é o produzido a partir da sacarose. Neste caso, a matéria prima preferencial é, ou a cana de açúcar, ou a beterraba. O etanol de segunda geração, denominado etanol 2G, é o produzido a partir de materiais amiláceos, que podem ser grãos, como por exemplo, o milho, ou tubérculos, como, por exemplo, a mandioca. O etanol de terceira geração, denominado etanol 3G, é o produzido de materiais celulósico.

Reatores do tipo tanque

São basicamente vasos de pressão que realizam reações químicas. São usados exclusivamente para reações em misturas homogêneas liquidas. Não servem para processar reações em misturas gasosas, mas podem ser usados para reações em misturas heterogêneas do tipo gás-liquido e liquido-liquido. 

Podem ser classificados, no caso de misturas líquidas homogêneas pelo modo de operação em:

1. Reatores do tipo tanque descontínuos – Também conhecidos como reatores em batelada. Neste tipo de reator, os reagentes são introduzidos no vaso no início do processo. Terminada a carga, o reator é levado para as condições de temperatura e pressão adequadas para a ocorrência da reação. Em seguida, a reação é processada até atingir a conversão desejada. Terminada a reação, o reator volta para condições que permitam a descarga segura e o conteúdo do reator é descarregado e o reator é preparado para receber nova varga. O ciclo operacional destes reatores tem, portanto, três etapas: carga, reação e descarga.
   
    
2. Reatores do tipo tanque contínuos – Também conhecidos pela sigla em inglês CFSTR (Continuous Flow Stirred Tank Reactor). Neste tipo de reator, a alimentação, a reação e a descarga ocorrem simultaneamente. Para que este reator funcione em regime estacionário, a vazão volumétrica de entrada deve ser igual a vazão volumétrica na saída. Nestas condições, não há variação do volume da mistura reagente no tanque.
   
    
3. Reatores do tipo tanque Semicontínuos – Também conhecidos como reatores em semibatelada. Esta categoria de reatores abrange todos reatores do tipo tanque que não se enquadram por alguma razão nas categorias anteriores.