Termodinâmica - aula 2, Notas de aula de Termodinâmica

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TERMODINÂMICA

CLÁSSICA

Escola de Engenharia Industrial Metalúrgica

Universidade Federal Fluminense

Volta Redonda - RJ

EDNILSOM ORESTES

25/04/2016 – 06/08/2016 AULA 02

Fronteira: separa o sistema da vizinhança (móveis ou

fixas).

©2010, 2008, 2005, 2002 by P. W. Atkins and L. L. Jones Termodinâmica - Van Wylen, Borgnakke, Sonntag

Sistema (região de interesse) e vizinhança formam o

universo.

Termodinâmica - Van Wylen, Borgnakke, Sonntag

VOLUME DE CONTROLE (Quando há escoamento de massa)

A fronteira é a superfície de controle nos sistemas abertos (matéria e energia podem atravessar o volume de controle).

Depende da conveniência. (o que se conhece do sistema /objetivo da análise

Pode coincidir com o sistema.

ESTADO de EQUILÍBRIO: propriedades têm o mesmo valor em todo o sistema, não variam com o tempo e independem do caminho.

FASE: Quantidade de matéria totalmente homogênea.

PROPRIEDADE: características macroscópicas do sistema.

Um conjunto de propriedades define um ESTADO.

Propriedades INTENSIVAS independem da massa (ex.: T).

Propriedades EXTENSIVAS dependem da massa (ex.: V).

𝑃𝑟𝑜𝑝𝑟𝑖𝑒𝑑𝑎𝑑𝑒𝐸𝑋𝑇𝐸𝑁𝑆𝐼𝑉𝐴 𝑚

MUDANÇA de ESTADO: o valor de uma propriedade muda.

Termodinâmica - Van Wylen, Borgnakke, Sonntag

Se o processo ocorre somente fora do equilíbrio, como descrever o processo?

Se as propriedades descrevem o estado de um sistema somente quando ele esta em equilíbrio, como podemos descrever os estados de sistema durante o processo?

Caminho percorrido na mudança define o PROCESSO.

Todos os estados entre o ponto inicial e final são

estados de quase-equilíbrio.

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E se todos os pesos forem retirados ao mesmo tempo?

R.: Mudanças INFINITESIMAIS de estado (valores das

propriedades)  PROCESSOS de QUASE-EQUILÍBRIO.

Descrevemos o

sistema antes e

depois do

processo

UNIDADES (massa, comprimento, tempo e força).

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1 MOL = 6 , 022 × 1023

Quantidade de átomos em 12g de C-

Fator Prefixo Fator Prefixo 1012 tera (T) 10 −3^ mili (m) 109 giga (G) 10 −6^ micro (μ) 106 mega (M) 10 −9^ nano (n) 103 kilo (k) 10 −12^ peta (p)

No SI : 1𝑁 = 1𝑘𝑔

𝑚 𝑠^2

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Comprimento

1𝑓𝑡 = 0,3048 𝑚 de Engenharia Sistema Inglês 12 𝑖𝑛 = 1 𝑓𝑡 Massa 1 𝑙𝑏𝑚= 0,45359237 𝑘𝑔

Tempo

1 𝑠 = 9192631770 ciclos ressonantes do Cs- 133

Força

Libra-força (𝑙𝑏𝑓): Eleva 1 𝑙𝑏𝑚 sob 𝑔 = 32,1740 𝑓𝑡𝑠 2

PESO e MASSA: Qual a diferença?

VOLUME ESPECÍFICO: volume por uniddade de massa.

𝑣 =

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MASSA ESPECÍFICA: massa associada à unidade de volume (inverso).

𝜌 =

𝒗 muda com a gravidade (constante para nós).

Considerando 𝛿𝑉 e 𝛿𝑚, temos: 𝑣 = lim 𝛿𝑉→𝛿𝑉´

𝛿𝑉 𝛿𝑚

O limite é o contínuo: Separa o clássico do quântico.

𝑣 = lim

𝛿𝑉→𝛿𝑉´

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Um recipiente com volume interno de 1𝑚^3 , contém 0,12𝑚^3 de granito, 0,15𝑚^3 de areia e 0,2𝑚^3 de água líquida a 25ªC. O restante do volume interno do recipiente é ocupado por ar que apresenta massa específica de 1,15 (^) 𝑚𝑘𝑔 3. Determine o volume específico médio e a massa específica

média da mistura do recipiente.

Determinar as massas específicas: 𝑚𝑥 = 𝜌𝑥 × 𝑉𝑥

𝑚𝑇 = 755,0 𝑘𝑔

𝑣 = (^) 𝑚𝑉𝑇𝑇 = 0,001325 𝑚

3 𝑘𝑔

𝜌 = 𝑚 𝑉𝑇𝑇 = 755,0 (^) 𝑚𝑘𝑔 3

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PRESSÃO = força por área (líquidos e gases) e TENSÃO (sólidos). 𝑃 = (^) 𝛿𝐴→𝛿𝐴´lim

Pressão num ponto é a mesma em todas as direções.

No SI: Pa = (^) 𝑚1𝑁 2

1 𝑏𝑎𝑟 = 10^5 Pa 1 𝑎𝑡𝑚 = 101325 Pa

𝑖𝑛^2

= 6894,757 Pa = 1 𝑝𝑠𝑖

No equilíbrio: 𝐹𝑒𝑥𝑡 = 𝑃 × 𝐴

Aquecimento move o pistão (P=cte).

PRESSÃO MANOMÉTRICA (EFETIVA).

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𝑃𝑎𝑡𝑚𝐴 + 𝑚𝑔 = 𝑃𝑎𝑡𝑚𝐴 + 𝜌𝐴𝐻𝑔 = 𝑃𝐵𝐴 𝑃𝐵 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 + 𝜌𝐻𝑔

Pontos A e B tem a mesma elevação.

Se 𝜌𝑔á𝑠 ≪ 𝜌, então 𝑃 ≅ 𝑃𝐴 ≡ 𝑃𝐵

Daí; 𝑃 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 + 𝜌𝐻𝑔 Δ𝑃 = 𝑃 − 𝑃𝑎𝑡𝑚 = 𝜌𝐻𝑔

PRESSÃO MANOMÉTRICA (EFETIVA).

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