aula de termodinamica 29-08-2010

63
Termodinâmica Conceitos Introdutórios e Definições Princípios de Termodinâmica

Upload: jan-martins

Post on 13-Oct-2015

21 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • Termodinmica

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Princpios de Termodinmica

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Por que estudar Termodinmica ?

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Por que estudar Termodinmica ?No mundo moderno industrializado, a energia vem, cada vez mais ocupando lugar de destaque na rotina do homem, tornando-se imprescindvel para a vida do planeta. A energia participa de fenmenos que vo do movimento de um interruptor para acender uma lmpada at o acionamento das turbinas de um avio para levar ao ar centenas de toneladas. A partir de sua forma primitiva, tal como o sol, o petrleo, o gs natural ou as guas de uma represa, a energia passa por transformaes at assumir uma forma utilizvel pelo homem, como a eletricidade, o calor ou o trabalho mecnico.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Conceitos da termodinmicaTermodinmica: therme (calor) + dynamis (fora) Termodinmica a cincia que trata:

    do calor e do trabalho; das caractersticas dos sistemas e;das propriedades dos fluidos termodinmicos.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Conceitos de temperaturaApesar de todo o desenvolvimento cientifico e tecnolgico alcanado pelo homem nos ltimos sculos, ainda no temos condies de definir a propriedade termodinmica chamada de temperatura.

    No entanto consideramos a temperatura com sendo a medida do grau de agitao das molculas das substancias que esto no interior de uma sistema.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Conceitos de temperaturaImagine dois corpos um mais quente que o outro, pode-se ento definir:

    Interao trmica, quando os dois corpos trocam calor;Equilbrio trmico, quando no h troca de calor;Se dois corpos esto em equilbrio, logo eles possuem a mesma temperatura;Processo adiabtico, quando o processo isolado e no interage com suas vizinhanas;Processo isotrmico, quando o processo ocorre a temperatura constante.CalorCalorCalorTemperatura

    Conceitos Introdutrios e Definies

    TemperaturaMuitos mtodos foram desenvolvidos para medir temperaturas, tanto direta quanto indiretamente. A maior parte dos termmetros utiliza o equilbrio trmico entre o termmetro e o meio no qual se encontra. Um dos dispositivos mais utilizados para medir a temperatura o termmetro de vidro, que utiliza a dilatao de variados lquidos para se medir a temperatura; consiste em um tubo de vidro contendo mercrio ou um outro lquido. A subida da temperatura provoca a expanso do lquido, e a temperatura pode ser determinada medindo o volume do lquido

    Conceitos Introdutrios e Definies

    TemperaturasA temperatura pode der medida em varias escalas, as mais comuns so:Tc temperatura em graus centrgados ou escala celcius;Tk temperatura na escala Kelvin;Tf temperatura em graus Fahrenteit;Tr temperatura na escala Rankine.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Temperatura em graus ou escala celcius

    O grau Celsius (smbolo: C) designa a unidade de temperatura, assim denominada em homenagem ao astrnomo sueco Anders Celsius (17011744), que foi o primeiro a prop-la em 1742. A escala de temperatura Celsius foi concebida de forma a que o ponto de congelao (congelamento) da gua correspondesse ao valor zero, e o ponto de ebulio correspondesse ao valor 100, observados a uma presso atmosfrica padro. Como existem cem graduaes entre esses dois pontos de referncia, o termo original para este sistema foi centgrado (100 partes) ou centsimos.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Temperatura em graus ou escala celciusFrmulas de converso de temperatura Celsius

    Converso de ParafrmulaGrau CelsiusGrau FahrenheitF = C 1,8 + 32Grau FahrenheitGrau CelsiusC = (F 32) / 1,8Grau CelsiuskelvinK = C + 273,15KelvinGrau CelsiusC = K 273,15Grau CelsiusRankineR = (C + 273,15) 1,8RankineGrau CelsiusC = (R 1,8) 273,15

    Conceitos Introdutrios e Definies

    temperatura na escala KelvinO kelvin (smbolo: K) o nome da unidade de base do Sistema Internacional de Unidades (SI) para a grandeza temperatura termodinmica. O kelvin a frao 1/273,16 da temperatura termodinmica do ponto triplo da gua.[1] uma das sete unidades de base do SI, muito utilizada na Qumica e Fsica. utilizado para medir a temperatura absoluta de um objeto, com zero absoluto sendo 0 K. O kelvin recebeu este nome em homenagem ao fsico e engenheiro irlands William Thomson, que se tornou o primeiro Lorde Kelvin quando foi feito par do Reino Unido.O kelvin no deve ser precedido pelas palavras grau ou graus ou o smbolo , como em grau Celsius ou Fahrenheit. Isto acontece porque estas so escalas de medio, enquanto que o kelvin uma unidade de medio.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    temperatura na escala Kelvin

    Frmulas de converso de temperaturas em kelvin:

    Converso de parafrmulaKelvingrau FahrenheitF = K 1,8 - 459,67grau FahrenheitKelvinK = (F + 459,67) / 1,8kelvingrau CelsiusC = K - 273,15grau CelsiusKelvinK = C + 273,15kelvinRankineRa = K 1,8RankineKelvinK = Ra / 1,8KelvinRaumurR = (K - 273,15) 0,8RaumurkelvinK = R 1,25 + 273,15

    Conceitos Introdutrios e Definies

    temperatura em e graus Fahrenteit

    O grau Fahrenheit (smbolo: F) uma escala de temperatura proposta por Daniel Gabriel Fahrenheit em 1724. Nesta escala o ponto de fuso da gua de 32 F e o ponto de ebulio de 212 F. Uma diferena de 1,8 grau Fahrenheit equivale de 1 C. Esta escala foi utilizada principalmente pelos pases que foram colonizados pelos britnicos, mas seu uso atualmente se restringe a poucos pases de lngua inglesa, como os Estados Unidos e Belize.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    temperatura em e graus Fahrenteit

    Frmulas de converso de graus Fahrenheit:

    Converso de paraFrmulagrau FahrenheitCelsiusC = (F - 32)/1,8grau Celsiusgrau FahrenheitF = C 1,8 + 32grau FahrenheitKelvinK = (F + 459,67) / 1,8Kelvingrau FahrenheitF = K 1,8 - 459,67grau FahrenheitRankineRa = F + 459,67Rankinegrau FahrenheitF = Ra - 459,67grau FahrenheitRaumurR = (F - 32) / 2,25Raumurgrau FahrenheitF = R 2,25 + 32

    Conceitos Introdutrios e Definies

    temperatura na escala Rankine

    A escala Rankine uma escala de temperatura assim chamada em homenagem ao engenheiro e fsico escocs William John Macquorn Rankine, que a props em 1859. Ver a equao Rankine-Hugoniot. Como a escala kelvin, o 0R (Rankine) o zero absoluto, mas as variaes em graus Fahrenheit so utilizadas. Assim, a variao de um grau R equivale a variao de um grau F. Convertendo-se, por exemplo, 0R vale -459,67F.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    temperatura na escala Rankine Converso de graus Rankine

    Converso de para FrmulaFahrenheitRankineRa = F + 459,67RankineFahrenheitF = Ra - 459,67KelvinRankineRa = K 1,8RankineKelvinK = Ra / 1,8CelsiusRankineRa = C 1,8 + 32 + 459,67RankineCelsiusC = (Ra - 32 - 459,67) / 1,8RaumurRankineRa = R 2,25 + 32 + 459,67RankineRaumurR = (Ra - 32 - 459,67) / 2,25

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Instrumentos de medio de temperaturaTermmetrode bulboTermmetrode gsTermoparTipos de Termmetros:

    - Termmetro de Mercrio em vidro( expanso volumtrica )- Termmetro de lcool em vidro( expanso volumtrica )- Termmetro de Par Bimetlico( dilatao linear diferenciada )- Termmetro de Termistores ( variao da resistividade )- Termmetro de Termopar( fora eletromotriz )

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Termmetros de ExpansoTermmetro bimetlico O termmetro bimetlico opera de acordo com o princpio de expanso linear de metais. Um par de hastes metlicas de materiais distintos (o chamado bimetlico), soldadas, dilatam-se diferencialmente causando a flexo do conjunto. Esses termmetros so apenas indicadores locais, desprovido de facilidade de transmisso de sinal.

    Hastes metlicas de termmetro bimetlico Termmetro de expanso a gs da IWZ

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Termmetros de ExpansoTermmetro de bulbo um dos dispositivos mais comuns neste grupo de termmetros de expanso para a medio de temperatura de lquidos e gases. Operam a partir da variao volumtrica de um lquido (lcool, fluidos orgnicos variados e mercrio). Assim como os bimetlicos so s indicadores locais no fornecem sinal para sistema de controle.

    Termmetros de bulbo de lcool Termmetros de bulbo de mercrio.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Termmetros de ResistnciaAssim chamados por possuir elemento de platina e resistncia padronizada de 0 a 100 a 0 C. Estas resistncias eltricas variam com a temperatura do meio onde esto inseridas e um circuito eltrico (eletrnico) registra esta variao. Atualmente o termmetro mais preciso utilizado para medidas referenciais no mais um termmetro de mercrio, e sim um RTD (Detectores de Temperatura a Resistencia).

    Sensores de RTDs: sensores variados e alguns conectores; sensor e cabeote para aplicao industrial

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Energia trmicaAs partculas constituintes da matria esto em contnuo movimento, denominado agitao trmica.A temperatura a propriedade que mede o grau mdio de agitao das partculas de um sistema, enquanto que a energia trmica a propriedade que mensura a soma das energias cinticas de todas as partculas envolvidas na agitao.

    Dois sistemas a mesma temperatura, porm com massas diferentes.

    A energia trmica pode ser transferir-se de um corpo para o outro quando entre eles houver uma diferena de temperatura. A energia trmica em transito denominada calor.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Conceitos de calor A definio de termodinmica de calor um tanto diferente da interpretao comum da palavra.No entanto definimos calor como a energia que se transfere de um corpo para outro ou de um ponto para outro de um mesmo corpo, movida somente pela diferena de temperatura.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Processos de transferncia de calor

    Os processos pelos quais ocorre transferncia de calor (transferncias de energia sob a forma de calor) so tradicionalmente divididos em:

    Conduo ou Condutor - pode se referir a: Conduo eltrica; Condutor eltrico, qualquer meio ou dispositivo em que se propaga a corrente eltrica; Conduo trmica; Condutor, na sociedade, ou no cdigo de estrada, algum que conduz algo, por exemplo o condutor de um veculo.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Processos de transferncia de calorConveco - A conveco soma de dois fenmenos fsicos, a conduo de calor (ou difuso de calor) e a adveco de um meio fluido (lquidos e gases).

    Radiao - A radiao a nica forma onde a transferncia de calor pode ocorrer no vcuo, isto , na absteno de matria. H muito tempo, muitos filsofos acreditavam que o calor seria um tipo de fluido invisvel e muito leve, que era chamado por Lavoisier de calrico. O calrico supostamente se transferia entre os corpos de tal modo que um corpo aqueceria quando recebesse calrico e esfriaria quando perdesse.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Calor especfico a propriedade termodinmica que estabelece a relao entre o calor recebido ou retirado de um sistema.O calor especfico determina a quantidade de calor que uma unidade de massa precisa perder ou ganhar para que acontea uma reduo ou elevao de uma unidade de temperatura sem, contudo, alterar sua estrutura. calor especfico de algumas substncias presso constante de 1 atm.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Calor sensvel o fluxo de energia trmica que proporciona aumento de temperatura sem que ocorra mudana no estado de agregao da matria que compe o sistema.Formula para calcular:

    Ex: calor sensvel

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Calor latente o fluxo de energia trmica que proporciona mudana de estado de agregao da matria sem que ocorra variao na temperatura do sistema;Frmula para calcular:

    Ex: calor latente

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Diagrama temperatura x calora mudana no estado de agregao de uma substancia pura e as quantidades de calor demandadas para que a temperatura aumente (calor sensvel) e para que o estado se modifique (calor latente), podem ser convenientemente mostradas por um grfico; temperatura x calor.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Mudanas de faseUm sistema constitudo por substncias pura pode se apresentar sob um ou mais dentre os trs estados de agregao: slido, liquido ou gasoso:

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Mudanas de fase

    Mudanas no estado de agregao dos materiais:

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Estados da MatriaSlido: as molculas permanecem vibrando em torno de suas posies na rede cristalina. Possuem forma prpria e volume definido;

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Estados da MatriaLiquido: o movimento molecular vence a atrao entre as molculas esto em aproximado equilbrio. No possuem forma prpria (assumem a forma do recipiente que os contm), mas apresentam volume bem definido;

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Estados da Matria Gasoso: o movimento molecular vence a atrao entre as molculas. Elas esto livre e a tendncia do gs ocupar o maior volume possvel. No apresentam forma prpria nem volume definido. Tomam a forma e o volume de recipientes que ao contm.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Mudanas de faseFuso: o processo de passagem do estado de agregao solido ao lquido;Solidificao: o processo de passagem do estado de agregao lquido ao slido, tambm chamado de cristalizao;Evaporao: o processo de passagem do estado de agregao lquido ao gasoso, tambm chamado de vaporizao e ebulio;Liquefao: o processo de passagem do estado de agregao gasoso ao lquido. Tambm chamado de condensao;Sublimao: o processo de passagem do estado de agregao slido ao gasoso diretamente, e vice-versa.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Calor latente nas mudanas de estadoA mudana de estado de agregao de um material ocorre quando a energia trmica deste aumenta ou diminui a tal ponto, que as molculas do material so foradas a procurar um arranjo atmico mais estvel para se disporem.

    Calor latente de fuso solidificao;

    Calor latente vaporizao liquefao;

    Calor latente sublimao.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Calor latente de fuso - solidificaoA quantidade de calor recebida por uma certa massa de uma substancia durante a fuso ou cedida durante a solidificao. A quantidade de calor latente recebido (positivo) ou cedido ( negativo). As tabelas apresentam valores para o ponto de fuso e para o calor latente especfico de fuso para alguns materiais:

    Ponto de fuso de alguns materiais Calor latente de fuso para alguns materiais

    Tipo de materialPonto de fuso (C)Alumnio670Cobre1090Ferro puro1530Chumbo334gua pura (gelo)0Prata954

    Tipo de materialLf(Kcal) ( kg ) Alumnio77,00Cobre42,00Ferro puro30,00Chumbo5,37gua pura (gelo)79,24Prata21,70

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Calor latente de vaporizao - liquefaoA quantidade de calor recebida por uma certa massa de uma substncia durante a vaporizao ou cedida durante a liquefao. A quantidade de calor latente recebido (positivo) ou cedido ( negativo). As tabelas apresentam valores para o ponto de vaporizao e para o calor latente especfico de vaporizao para alguns materiais:

    Ponto de vaporizao de alguns materiais Calor latente de vaporizao para alguns materiais

    Tipo de materialPonto de fuso (C)Oxignio183Hidrognio253Mercrio358lcool etlico78gua pura (gelo)100Amonaco- 38

    Tipo de materialLf(Kcal) ( kg ) Oxignio143Hidrognio114Mercrio68lcool etlico208gua pura (gelo)540Amonaco259

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Calor latente de sublimaoA mudana do estado slido para o gasoso e gasoso para o slido, ocorre sem que a substncia passe pelo estado lquido. As substncias que possuem estas caractersticas temperatura ambiente, so muito poucas encontradas na natureza e de pouca aplicao industrial.

    O calor latente de sublimao no pode ser facilmente quantificado pois ele varia com a variao de presso. Ou seja do estado slido para o gasoso, normalmente ocorre na presena de baixas presses (presses menores que a atmosfera) a altas temperaturas (temperaturas acima de ambiente). J do gasoso para slido, freqentemente ocorre a altas presses e baixas temperaturas.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Estudo dos Gases

    Os gases so constitudos de pequenas partculas denominadas molculas que se movimentam desordenadamente em todas as direes e sentidos. Os gases no tem forma prpria (so fluidos) possuem grande compressibilidade e ocupam todo o espao que lhes oferece.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Estudo dos Gases O volume de um gs devida aos choque das suas molculas contra as paredes do recipiente, e a sua temperatura mede o grau de agitao de suas molculas. Observamos ento que certa massa gasosa caracterizada por trs propriedades fsicas importantes que so: presso, volume e temperatura (p, V, T). Essas trs grandezas normalmente so usadas para definir o estado do gs. Em geral, a variao de uma dessas variveis de estado provoca alterao em pelo menos uma das outras variveis, apresentando o gs uma transformao e conseqentemente um estado diferente do inicial. As transformaes mais conhecidas so:

    IsotrmicaOcorre a temperatura constanteIsobricaOcorre a presso constanteIsocrica Ocorre a volume constanteAdiabticaOcorre sem troca de calor com meio externo

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Equao geral dos gasesAs variveis de estado so grandezas intimamente relacionadas. Do estudo das relaes resultam as leis dos gases.Lei de Boyle Moriotte (processo isotrmico), temperatura constante. Suponha que uma determinada massa gasosa contida em um recipiente de volume V submetida presso p. Esta presso p devido aos choques das molculas do gs contra as paredes do recipiente. Se diminuirmos o volume V, a freqncia de choques aumenta e, portanto, a presso tambm aumenta. Se durante o processo mantivermos a temperatura T constante, pode-se verificar que a presso varia de uma forma inversamente proporcional ao volume. Esta concluso representa a lei de Boyle-Mariotte e pode ser enunciada da seguinte forma:

    Em uma transformao isotrmica, a presso de uma dada massa de gs inversamente proporcional ao volume ocupado pelo gs. PV = constante

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Transformao isotrmica transformao isotrmica estabelecido pela equao p1.V1=p2.V2, pode ser representado em um grfico presso versus volume.

    A curva que liga os pontos A e B representa uma transformao isotrmica em um gs perfeito.Conceito - mantendo-se a temperatura T constante, o volume de um gs varia inversamente com a presso.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Equao geral dos gasesLei de Gay - Lussac: (processo isobrico), presso constante. Suponha que uma determinada massa gasosa est contida em um cilindro provido de um mbolo mvel, sujeito a uma presso constante p exercida pela atmosfera. Com o aquecimento do sistema, as molculas do gs se agitam mais rapidamente, aumentando o nmero de choque contra as paredes do recipiente, deslocando o mbolo mvel para cima at que haja um equilbrio entre a presso interna e a externa. Desta maneira, medida que aumentamos a temperatura do gs, ocorre aumento do volume por ele ocupado no cilindro, enquanto a presso permanece constante. Esta concluso representa a lei de Gay-Lussac enunciada da seguinte forma: Em uma transformao isobrica, o volume ocupado por uma dada massa gasosa diretamente proporcional temperatura. V = constante TNessa frmula a temperatura deve ser dada em Kelvin

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Transformao isobricaTransformao isobrica estabelecido pela equao V1 = V2 pode ser representado em um grfico: presso T1 T2 versus volume.

    A transformao que leva o sistema termodinmico do estado A at o estado B isobrica. Conceito - mantendo-se a presso P constante, o volume de um gs varia proporcionalmente com a temperatura absoluta.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Equao geral dos gasesLei Charles Gay: (processo isovolumtrico ou isocrico), volume constante.Esta lei diz respeito s transformaes isocricas ou isomtricas ou ainda isovolumtricas, isto , aquelas que se processam a volume constante, cujo enunciado o seguinte: O volume constante, a presso de uma determinada massa de gs diretamente proporcional sua temperatura absoluta, ou seja: P = constante TDesta maneira, aumentando a temperatura de um gs a volume constante, aumenta a presso que ele exerce, e diminuindo a temperatura, a presso tambm diminui. Teoricamente, ao cessar a agitao trmica das molculas a presso nula, e atinge-se o zero absoluto.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Transformao isocricaTransformao isocrica estabelecido pela equao P1 = P2 pode ser representado em um grfico: presso T1 T2 versus volume.

    uma transformao termodinmica que preserva o volume Conceito - mantendo-se o volume V constante, a presso de um gs varia proporcionalmente com a temperatura absoluta.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Equao geral dos gasesLei ou equao de Clapeyron (equao de estudo), os gases so considerados perfeitos.As trs leis dos gases podem ser resumidas na lei ou equao de Clapeyron, ou ainda equao de estado.Equao dos gases p.V=n.R.TOnde:p presso;V volume;N massa do gs ou quantidade de matria ou mol;T- temperatura;R constante universal, constante molar dos gases.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Equao geral dos gasesLei ou equao de Loplace (processo adiabtico), sem transferncia de calor. Um processo realizado de modo que o sistema no receba nem fornea calor chamado adiabtico. Em qualquer processo adiabtico, Q = 0, ou seja, no ocorre troca de calor. Pode-se realizar este processo, envolvendo o sistema com uma camada espessa de um isolante trmico ou realizando-o rapidamente. A transferncia de calor um processo relativamente lento, de modo que qualquer processo realizado de maneira suficientemente rpida praticamente adiabtico.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Primeira lei termodinmica :trabalhoPodemos definir o trabalho termodinmico como: "Um sistema realiza trabalho se o nico efeito sobre o meio (tudo externo ao sistema) PUDER SER o levantamento de um peso." O trabalho realizado por um sistema considerado positivo e o trabalho realizado sobre o sistema negativo. O smbolo W designa o trabalho termodinmico.

    Unidades de Trabalho - Como j foi observado, consideramos trabalho realizado por um sistema, tal como o realizado por um gs em expanso contra um mbolo, como positivo, e o trabalho realizado sobre o sistema, tal como o realizado por um mbolo ao comprimir um gs, como negativo.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Primeira lei termodinmica :trabalhoNossa definio de trabalho envolve o levantamento de um peso, isto , o produto de uma unidade de fora (Newton) agindo atravs de uma distncia (metro). Essa unidade de trabalho no sistema Internacional chamada de Joule, ( J ).1 J = 1N.mO trabalho termodinmico genericamente pode ser definido como sendo a curva do processo de transformao de estado, desde que coloca em diagrama presso versus volume.

    Representao do trabalho no processo isobrico

    Conceitos Introdutrios e Definies

    trabalhoQuando um gs se expande, ele realiza trabalho, cedendo energia mecnica ao ambiente, caso contrario, comprimindo-se um gs est realizando contra presso um trabalho mecnico e assim o gs estar recebendo energia mecnica. O trabalho convencionado como negativo. O trabalho convencionado como positivoEx: bomba para encher pneusEx: levantamento de um peso

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Primeira lei termodinmicaDurante a dcada de 1790, vrios fsicos entre os quais se encontravam Joule, Helmholtz e Meyer, foram desenvolvendo esta lei. No entanto, foram primeiro Clausius em 1790 e Thomson (Lord Kelvin) um ano depois quem escreveram os primeiros enunciados formais.A primeira lei da termodinmica a variao da energia mecnica de um sistema dada pela diferena entre calor trocado com a vizinhana e o trabalho no processo realizado ou seja a lei de conservao da energia. Nela observamos a equivalncia entre trabalho e calor. Esta lei enuncia que a energia total transferida para um sistema igual variao da sua energia interna.

    Energia mecnica = (energia trmica) + (energia cintica) + (energia potencial)

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Primeira lei termodinmicaA variao de energia mecnica expressa pela equao:Q = U + T

    Q = energia mecnica ou trmica;U = energia interna do gs;T = trabalho.

    Desta forma a primeira lei pode ser escrita como: A variao de energia interna de um sistema dada pele diferena entre o calor trocado com a vizinhana e o trabalho realizado no processo termodinmico.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Primeira lei termodinmicaA primeira lei termodinmica o alicerce que fundamenta o principio da conservao de energia e valido para quaisquer tipos de transformao ou processo natural envolvendo trocas de energia.

    O processo ocorrer presso constante, durante o qual introduziremos calor provocando a expanso do vapor ou seja realizao de trabalho.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Segunda lei da termodinmica

    A segunda lei da termodinmica ou segundo princpio da termodinmica expressa, de uma forma concisa, que "A quantidade de entropia de qualquer sistema isolado termodinamicamente tende a incrementar-se com o tempo, at alcanar um valor mximo". Mais sensivelmente, quando uma parte de um sistema fechado interage com outra parte, a energia tende a dividir-se por igual, at que o sistema alcance um equilbrio trmico.No entanto a segunda lei da termodinmica pode ser enunciada dizendo que: h um limite na transformao de calor em trabalho. possvel transformar todo trabalho em calor, mas no possvel transformar todo calor em trabalho til.Isso significa que o frio que sai da nossa geladeira, quando esta aberta, no vai retornar espontaneamente para dentro dela. Sendo no entanto transformaes irreversveis.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Segunda lei da termodinmicaA segunda lei pode ser apresentada de outra maneira: impossvel, sem introduo de energia no sistema, que o calor passe de um corpo frio para um corpo quente. A melhor ilustrao para este enunciado o refrigerador: ele retira calor do seu interior, que j est frio, e joga esse calor na cozinha que est mais quente. Entretanto, para realizar esta faanha, ele precisa receber uma injeo de energia: a eltrica que aciona o compressor.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Ciclo termodinmicoCiclo termodinmico uma seqncia de processos que se inicia e termina em um mesmo estadoProcessoProcesso

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Ciclos termodinmicosUm ciclo termodinmico se constitui de qualquer srie de processos termodinmicos tais que, ao transcurso de todos eles, o sistema regresse a seu estado inicial um ciclo termodinmico; ou seja, que a variao das grandezas termodinmicas prprias do sistema seja nula.

    Independentemente do caminho trilado pelo ciclo, a variao de energia interna ser nula.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Ciclos termodinmicosAnalisando um ciclo termodinmico terico envolvendo apenas um mecanismo cilindro-pisto. Vamos pensar em processos isobricos e isocricos para simplificar o estudo.

  • Ciclos termodinmicosUm ciclo termodinmico pode ter dois sentidos de percurso. Ora no sentido horrio ora no sentido anti-horrio. Note que no ciclo horrio o trabalho liquido positivo, enquanto no ciclo anti-horrio o trabalho negativo.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Ciclos termodinmicosUm ciclo horrio se caracteriza pela introduo de calor no sistema, objetivando a produo de trabalho liquido positivo, ou seja, o sistema recebe calor e realiza trabalho.Os exemplos da utilizao deste ciclo so as maquinas trmicas motrizes ou motoras.

  • Ciclos termodinmicosUm ciclo anti-horrio se caracteriza pela introduo de trabalho no sistema, objetivando a retirada de calor, ou seja, o sistema recebe calor trabalho e retira calor.Os exemplos da utilizao deste ciclo so as maquinas trmicas frigorficas.

    Conceitos Introdutrios e Definies

    Ciclos termodinmicos

    Para que uma mquina trmica consiga converter calor em trabalho, de modo contnuo, deve operar em ciclo entre fontes trmicas, uma quente e outra fria, retira calor da fonte quente e converte-o parcialmente em trabalho positivo, e o restante rejeita para a fonte fria.