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DEFINIÇÃO DE TERMODINÂMICA
Termodinâmica pode ser definida como a ciência da energia. Energia pode ser entendida com a capacidade de produzir
mudanças ou realizar trabalho
TERMODINÂMICA
GREGO = Therme (calor) + dynamis (potência)
Abrange todos os aspectos da energia, incluindo “geração” (transformação de energia), refrigeração e
interações relativas as propriedades da matéria.
APLICAÇÕES DA TERMODINÂMICA
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COBRE UMA LARGA FAIXA DE APLICAÇÃO.
NÓS ESCOLHEMOS O SISTEMA DE INTERESSE
NÓS DELIMITAMOS O SISTEMA EM ESTUDO E TUDO EXTERNO AO SISTEMA DE INTERESSE É
VIZINHANÇA
Sistema fechado(Controle de Mass)
• Massa não pode atravessar a fronteira dos sistema
• Energia pode atravessar a fronteira do sistema
• O volume não é fixo6
Volume de Controle
• Massa pode atravessar a fronteira da superfície de controles
• O volume pode ser variável
• Energia pode atravessar a fronteira do sistema aberto (vol. de controle)
• Volumes de controle podem operar em regime permanente,ou variando com o tempo (enchendo/esvaziando)
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INSTALAÇÃO NAVAL NUCLEAR
Fluido secundário circula no reator nuclear
Água recebe energia no gerador de vapor e circula nas turbinas
Esquema de uma usina Nucleoelétrica
Barras de Controle
P 160 atm
Vaso de Pressão
Trocador de calor Turbina
CondensadorT
Aquecedores Preliminares
Blindagem Biológica
Propriedades
• As propriedades termodinâmicas servem para descrever o estado de um sistema e prever o seu comportamento.
• As propriedades termodinâmicas podem ser: Extensivas, Intensivas e Específicas.
• Extensivas: Dependem da massa ou tamanho do sistema (Volume [V])
• Intensivas: Independem da massa do sistema ou tamanho – P/ex: (Pressure [P]), (Temperature [T])
• Especificas: Extensivas/massa (Volume específico [v])
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Refere-se a uma quantidade de matéria que é homogênea química e fisicamente.
FASE DE UMA MATÉRIA
Outras Definições
Condições de uma matéria definida por suas propriedades
(endereço termodinâmico da matéria)
Outras Definições
ESTADO DE UMA MATÉRIA
Outras DefiniçõesPROCESSO
É a mudança que o sistema sofre ao sair de um estado para outro. É o
caminho descrito pela sucessão de estado por onde passa o sistema.
Outras Definições
• Tipos especiais de processos:– Isotérmico – Isobárico– Isométrico– Isentrópico– Adiabático
Ciclo: Série de processos que retorna o sistema ao estado inicial
CICLO
Um sistema executa um ciclo quando o fluido parte de um estado, passa por diversos estados percorrendo dois ou mais processos e retornando ao estado inicial.
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Dimensões primárias em mecânicaMASSA, COMPRIMENTO, TEMPO E FORÇA
O cálculo em engenharia exige preocupação com as unidades das quantidades físicas envolvidas.
UNIDADE: É uma certa quantidade de uma grandeza através da qual, por comparação, qualquer outra quantidade do mesmo tipo é medida.
UNIDADES PRIMÁRIAS NO SISTEMA INTERNACIONAL
- Massa: Kilograma, (kg).- Comprimento: Metro (m).- Tempo: Segundo (s).- Temperatura: Kelvin (K).
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DEFINIÇÕES DAS UNIDADES PRIMÁRIAS NO SISTEMA INTERNACIONAL DE MEDIDAS
Unidade básica de massa: É o quilograma, kg. Ele é igual à massa de um cilindro de uma liga de Platina-irídio guardada pelo Bureau Internacional de Pesos e Medidas em Paris. A massa padrão para os Estados Unidos é mantida no National Institute of Standards and Technology.
Unidade básica de comprimento: É o metro, m. Definido como o comprimento percorrido pela luz em um vácuo durante um intervalo de tempo de 1/299 792 458 do segundo.Assim, a velocidade da luz no vácuo é 299 792 458 m/s.
Unidade básica de tempo: É o segundo, s. Definido com a duração da transição entre os dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio 133.Assim, a frequência da transição hiperfina do estado fundamental do átomo de césio 133, é de 9 192 631 770 Hz.
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FORÇA (unidade derivada)A segunda lei de Newton estabelece que a força líquida
agindo sobre um corpo é proporcional ao produto da massa pela aceleração.
amF .O Newton, N; é a força necessária para acelerar a
massa de 1 kg a uma taxa de 1 metro por segundo.
22 /.1/1.11 smkgsmkgN
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EXEMPLOQual é o peso de um objeto cuja massa é de 1 kg em um local da terra cuja aceleração da gravidade é 9,80665 m/s2.
amF .2/80665,9.1 smkgF
2/.806,9 smkgF
NF 806,9
Obs.: 1 kgf = 9,80665 N
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PRESSÃOA pressão de um gás é uma consequência
macroscópica dos choques moleculares sobre as paredes do reservatório onde se encontram. As partículas de um gás dispõem de grande liberdade de movimentos e deslocam-se no espaço em todas as direcções, chocando entre si ou com as superfícies de todos os corpos (sólidos ou líquidos) .
Pressão
• P = Força/Área• Tipos:
– Absoluta– Manométrica
(Vacuométrica)– Atmosférica
atmmanabs PPP
24
27
ms
m
m
kgxPatm 760,0.806,9.106,13
233
hgPatm .
23
.1035,101
sm
kgxPatm
Pressão atmosférica ao nível do mar.
28
23
.1035,101
sm
kgxPatm 2
.11s
mkgN
23
22
23 1035,101
.
.1035,101
m
Nx
sm
sNxPatm
kPaPaxPatm 35,1011035,101 3
barkPaPatm 0135,135,101
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LEI ZERO DA TERMODINÂMICA
Formulada por R. H. Fowler em 1931
Mais de meio século após a primeira e a segunda
“Se dois corpos estão em equilíbrio térmico com um terceiro, eles estão em equilíbrio térmico entre si”.
Ao substituir o terceiro corpo por um termômetro, a lei zero pode ser reescrita como: “Dois corpos estão em equilíbrio térmico se ambos tiverem a mesma leitura de temperatura, mesmo que não estejam em contato”.
A igualdade de temperatura é a única exigência para o equilíbrio térmico.
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TEMPERATURA
A temperatura é uma propriedade macroscópica relacionada com o tacto. O sentido do tacto não permite medir a temperatura com rigor, porque é subjectivo.
Os instrumentos que quantificam a temperatura sem subjectividade são os termómetros. O funcionamento do termómetro baseia-se na Lei Zero da Termodinâmica.
Do ponto de vista microscópico, “a temperatura é apenas uma medida diferente da energia cinética média das moléculas (Gerthsen, Kneser, e Vogel, 1998).”
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O físico inglês Lorde William Thomson Kelvin (1824-1907), definiu a noção de zero absoluto e estabeleceu a escala de temperatura que tem o seu nome, tendo sido adoptada oficialmente, como unidade de temperatura no Sistema Internacional, sendo representada com o símbolo K. No entanto, a temperatura é muitas vezes medida em graus Celsius, com o símbolo ºC, escala termométrica inventada pelo físico e astrónomo sueco Anders Celsius (1701-1744), tendo escolhido o ponto de fusão do gelo (0 ºC) e o ponto de ebulição da água (100 ºC) para calibrar os seus termómetros.
Para converter uma temperatura TC em ºC, numa
temperatura absoluta T em K, utiliza-se a seguinte relação:
T (K) = TC (ºC) + 273,15
Temperatura
• Medida da energia térmica; relativa ao aquecimento e ao resfriamento
• Deve-se usar a escalas de temperatura absoluta (K)
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Entregar um trabalho manuscrito sobre:
TÉCNICA PARA SOLUÇÃO DE PROBLEMAS TERMÔDINAMICOS E ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS.
Prazo de entrega: Próxima aula