Trabalho de um gs numa transformao isobrica:

Ns j sabemos que calor uma forma de energia, e por conta disso pode ser con-vertido em trabalho. A termodinmica estuda as relaes entre calor e trabalho, bem como suas aplicaes prticas.

A

h

F

SVolume do cilindro = V

= F. S

= P.A.h

= p. V

Sinal do TrabalhoGs realizou trabalhoV2 > V1 V > 0 > 0

Gs recebeu trabalho V2 < V1 V < 0 < 0

No houve trabalhoV2 = V1 V = 0 = 0

Anlise Grficapresso

A p

B

Av1 v2volume

A = b x h A = v x p

=A

n

Num processo a presso constante de 1,0.105Pa, um gs aumenta o seu volume de 9.10-3 L para 14.10-3 L. O trabalho realizado pelo gs, em joules, de:a)0,5

b) 0,7c) 0,9

d) 1,4e) 2,1

Transformaes cclicaspressoAB = p1 (v2 - v1)

p1

A

B

BC = nulo CD = p2 (v1 - v2) DA = nulo

p2

AD C

v1ABCDA = AB + BC + CD + DA

v2

volume

=A

n

Energia interna de um gs (U)Define-se como energia interna de um gs, como sendo a somatria das diversas parcelas de energia do gs, tais como, energia cintica mdia das molculas, energia cintica de rotao das molculas, energia potencial...etc.

A energia interna de um gs funo exclusiva de sua temperatura absoluta (Lei de Joule)

3 U nRT 2

T 0 U 0 (U aumenta) T 0 U 0 (U diminui) T 0 U 0 (U constante)

Isotrmica

Primeira Lei da Termodinmica

Energia interna (U)

Calor (Q)Trabalho ()

GS Nas transformaes gasosas

Q = + U

Isocrica(v 0) 0 Q U Isotrmica (T 0) U 0 Q Adiabtica (Q 0) - U

Um gs sofre uma expanso variando seu volume de 2,0m3 at 5,0m3, sob presso constante de 5.105 N/m2, recebendo, durante o processo, 2.106J de calor. A variao da energia interna do gs, em KJ, 01) 500 02) 400 03) 300 04) 200 05) 100

Um mol de um gs sofre a transformao AB, representada no grfico PV acima. O gs recebe 1Kcal do meio exterior. Sabendo-se que 1cal = 4,2J, a variao da energia interna sofrida pelo gs, nessa transformao, de

01) 2,2KJ 02) 2,8KJ 03) 3,3KJ

04) 4,5KJ 05) 4,8KJ

Um sistema termodinmico sofreu a transformao de estado representada no grfico abaixo.

A expanso foi realizada muito rapidamente de maneira que o processo pode ser considerado adiabtico. A variao da energia interna do sistema na transformao AB vale, em joules, a) 2.104 b) 1.104 c) 1.104 d) 2.104 e) 3.104

Segunda Lei da Termodinmica

O calor passa espontaneamente do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura, porm o processo inverso improvvel, ou, praticamente impossvel.

impossvel construir um dispositivo que operando ciclicamente, retire calor de uma fonte trmica e o converta integralmente em trabalho.

Mquinas trmicas: So dispositivos que operando em ciclos,retiram calor de uma fonte quente, convertem parte deste calor em trabalho e rejeitam o restante para uma fonte fria. Ex: mquinas a vapor, motor a combusto

Esquema de uma mquina trmicaFONTE QUENTE (TQ)QQ

Rendimento de uma mquina trmica ()

Trabalho ()

QQ

1-

QF QQ

QF FONTE FRIA (TF)

= QQ -- QF

01O rendimento adimensional, mas pode ser dado em %.

Aplicaes:

A locomotiva a vapor, que tanto progresso trouxe ao desenvolvimento industrial, foi uma das primeiras aplicaes da mquina trmica, junto com ela vieram o barco a vapor e as prprias mquinas que impulsionaram a produo nas fbricas, tambm so exemplos.

Mquinas frigorficas: So dispositivos que transferem calor deuma fonte fria (congelador), para uma fonte quente (meio externo) as custas de trabalhoFONTE QUENTE (TQ)

Q1

Eficincia de uma mquina frigrfica (e):

Trabalho()

e

QF

Q2FONTE FRIA (TF)

Ciclo de Carnot:

Quando uma mquina trmica realiza trabalho, grande parte da energia no aproveitada, logo o rendimento baixo, pensando nisto, em 1821, Carnot idealizou um ciclo onde o rendimento seria mximo (Ciclo de Carnot).P A

B

T1

AB - ISOTRMICA ( expanso) BC - ADIABTICA (expanso) CD - ISOTRMICA (contrao) DA - ADIABTICA (contraoC

D

T2 V

0

QQ /QF = TQ /TF O ciclo de Carnot constitudo por duas transformaes isotrmicas e duas adiabticas, todas reversveis, assim como o prprio ciclo.

Rendimento da Mquina de Carnot = 1 - TF/TQ

Eficincia do refrigerador Carnot

e = TF/TQ-TF

EXEMPLOS01-Uma mquina trmica efetua 15 ciclos a cada 5,0s, em cada ciclo ela retira 2,0KJ de calor da fonte quente e libera 1,2KJ para outra fonte fria . Determine a potncia dessa maquina, em watts.

02-Uma mquina trmica ideal funciona segundo o ciclo de Carnot, recebendo 800cal em cada ciclo. A temperatura da fonte fria 27oC e a da fonte quente 127oC. Nessas condies, determine o trabalho til que a mquina realiza em cada ciclo, em calorias.

03-Uma mquina de Carnot tem uma eficincia de 22%. Ela opera entre duas fontes de calor de temperatura constante cuja diferena de temperatura 75C. Determine as temperaturas das fontes fria e quente.

04-Um refrigerador cuja eficincia um tero da de um refrigerador de Carnot, funciona entre dois reservatrios de temperaturas 23oC e 77oC. Considerando-se que ele absorve 500J do reservatrio de baixa temperatura, determine a quantidade de calor transferida ao reservatrio de alta temperatura , em J.