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Definição: a termodinâmica estuda as relações entre calor e trabalho e as propriedades das
substâncias que interagem nestas relações
Termodinâmica^ Termodinâmica
Termodinâmica
Volume de Controle
Região do espaço limitada por uma superfície (real ou imaginária), pela qual passa energia na forma decalor e trabalho.
Trabalho
Trabalho transferido para dentro ou para fora do volume de controle por meio de um eixo.Ex..:trabalho que move uma bomba hidráulica.Trabalho realizado através do movimento da fronteira do volume de controle.Ex..: pistão se movimentando dentro de um cilindro.
Gás
Compressão
Trabalho
Fronteiramóvel
Gás Trabalho Expansão
Termodinâmica^ Termodinâmica
Termodinâmica
Calor
Forma de energia que se transfere entre dois pontos, devido a uma diferença de temperatura entreeles. ü
Propriedades Termodinâmicas
a) Massa Específica (
ρ
ρ
= m / V , [kg / m
3
]
b) Pressão (P)
P = dF / dA , [N / m
2
]
Princípio da Conservação de Energia:
mc( t - t**
o
) = m( u - u*
o
m: massa (kg)c: calor específico (kcal / kg ºC)t - t
o
: temperatura (ºC)
Para t
o
u
o
e c = 1kcal /KgºC
u = c*t
A energia interna da água no estado líquido é numericamente igual a sua temperatura, na escala
Celsius”.
Quando um gás é comprimido, o trabalho utilizado provoca um aumento na energia interna de umaquantidade igual a sua energia.
W = m( u - u*
o
Termodinâmica^ Termodinâmica
Termodinâmica
ü
Entalpia Soma das energias internas e de pressão em unidade de energia / unidade de massa.
h = u + pv*
p: pressão (N / m
2
V: volume específico (m
3
/ kg)
ü
Entropia Substância troca calor com o meio ambiente
ë
temperatura aumenta;
ë
temperatura diminui;
ë
temperatura permanece inalterada (mudança de estado).
Q+
calor que entra no sistema.
Q-
calor que deixa o sistema.
S =
òòòò
dQ / T
Termodinâmica^ Termodinâmica
Termodinâmica
ü
Adota-se a temperatura medida na escala absoluta, de tal forma que o calor seja sempre positivo,
independente do sentido das trocas de calor. Se T é positivo
calor
entropia aumenta
calor
entropia diminui
Estados de uma substância Pura
Ex
..: água p = 1 atm
t
v
= 100ºC
p = 10 atm
t
v
= 179ºC
p = 100 atm
t
v
= 309ºC
Vapor saturado
Vapor superaquecido
Final da vaporização na mesma pressão em que se iniciou. Ex.:
Vapor dágua a 1atm e t = 100ºC.
Quando
se
aquece
o
vapor
saturado
acima
de
sua
temperatura de vaporização, sem alterar a sua pressão. Ex.:
vapor dágua e 1 atm e t= 120ºC.
Primeira lei da Termodinâmica
Princípio da conservação de energia: “ A somatória das energias que entram num volume de controle, menos a somatória das energias quesaem, é igual à variação de energia que ocorre dentro do volume de controle.”
Termodinâmica^ Termodinâmica
Termodinâmica
Fronteira do VC
Volume de
Controle
(u
f
i
Calor Q
e
Trabalho W
e
massa m
e
Calor Q
s
Trabalho W
s
massa m
s
E
e
- E
s
= u
f
- u
i
i
i
f
f
s s s s s s e e e e e e
s s V s s s s
e e e e e e e
u
m
u
m
h z g V m W Q h z g V m W Q
h z g m W Q E
h z g V m W Q E
s
×
−
×
=
ö÷÷ ø
æçç è
ö÷÷ ø
æçç è
ö÷ ÷ø
æççè
2
2
2
2
2
2
2
2
Termodinâmica^ Termodinâmica
Termodinâmica
Entropia aumenta quando um corpo ganha calor e diminui quando ele perde calor.
Líquido sub resfriado
vapor superaquecido
entropia aumenta
“ Aumento da entropia representa a evolução da matéria no
sentido de um estado mais desorganizado ou de maior liberdade.”
Diagrama Temperatura / Volume Específico
V (volume m
3
/kg
específico)
P = 200
P = 20P = 2
P = 0,
T (ºC)
tv
4
tv
3
tv
2
tv
1
Termodinâmica^ Termodinâmica
Termodinâmica
Segunda Lei da Termodinâmica
ü
Primeira lei :
não impõe nenhuma restrição quanto ao sentido em que as transformações ocorrem.
Ex. :
Calor transferido de uma fonte fria para uma fonte
quente.Calor provocado pela frenagem de um
veículo. Pode voltar para o
motor
e se transformar em movimento.
ü
Segunda lei :
quando se deseja transportar calor de uma fonte fria para uma fonte quente, em uma
máquina cíclica, necessita-se realizar um trabalho (proveniente de uma fonte externa). Ex. :
geladeira.
Condensador
Calor Qcd
Calor Qe
Evaporador
compressor
Válvula deExpansão
Termodinâmica^ Termodinâmica
Termodinâmica
CICLO DE CARNOT
a) máquina térmica
Reservatório quente
Adiabático
(Bomba) Turb.
T
→
T
Gerador de vapor
isotérmico
(Bomba) Turb.
T
→
T
Condensador
isotérmico
Reservatório frio
q q
Termodinâmica^ Termodinâmica
Termodinâmica
Aparelho de Ar Condicionado^ Aparelho de Ar Condicionado Aparelho de Ar Condicionado
Termodinâmica^ Termodinâmica
Termodinâmica
Usina de Piratininga
Termodinâmica^ Termodinâmica
Termodinâmica
