1

Termodinâmica

termo modulo 01 – P13

Engenharia Químicaênfase em processos de fabricação de celulose

e papel

2

Primeira Lei da Termodinâmica

• Embora a energia assuma várias formas, a quantidade total de energia é constante e , quando energia em uma forma desaparece, ela reaparece simultaneamente em outras formas.

3

Balanço de Energia para Sistemas Fechados

• Para um sistema fechado não temos saída e entrada de massa, então não teremos influência de energia devido ao fluxo mássico de um sistema.

• A variação da energia de um sistema será dada através apenas de calor e trabalho. Esta variação está representada pela equação a seguir:

WQE )(

WQEEU pc )(

3.1

3.2

4

Sistema Fechado

• Para o caso de um sistema fechado que não sofre variação de energia cinética e potencial, a equação 3.2 torna-se:

WQU 3.3

dWdQdU

WQUn

WQUn )(

3.4

3.5ou

3.6

5

Sistema Fechado

• Dividindo a equação 3.6 pelo tempo teremos:

3.7

3.8

6

• Quando um sistema é levado do estado a para o estado b, ao longo de uma trajetória acb, 100J de calor fluem para dentro do sistema e o sistema realiza 40J de trabalho.

Exercício 3.1

a

bc

d

e

P

V

7

Exercício 3.1

a) Qual a quantidade de calor que flui para dentro do sistema ao longo da trajetória aeb, se o trabalho realizado pelo sistema for de 20J?

b) O sistema retorna de b para a pela trajetória bda. Se o trabalho realizado sobre o sistema for de 30J, o sistema absorverá ou liberará calor? Qual a quantidade?

Admita que as modificações no sistema ocorram somente na sua energia interna e que a equação 3.3 se aplica.

Para o trajeto acb, e então para qualquer trajetória levando de a para b,

WQU acbacbtab WQU

8

JQQ acbacb 802060

bdabdatba WQU t

batab UU

JQbda 903060 bdaQ

aebaebtab WQU

JWQU acbacbtab 6040100

9

Exercício 3.2

4kg de determinado gás estão contidos em um sistema pistão cilindro. O gás segue a seguinte relação pressão volume:

A pressão inicial é de 3bar, e o volume inicial de 0,1m3 e o volume final de 0,2m3. A mudança na energia interna específica do gás é de -4,6KJ/kg. Despreze as mudanças de energia cinética e potencial. Calcule o calor transferido neste processo em kJ.

10

11

kJW 6,17

12

13

Desafio 1

14

Desafio 2

15

Desafio 3