fundamentos e conceitos termodinâmicos
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1.1 Sistema Termodinâmico1.2 Estado e Propriedades de uma Substância1.3 Mudança de Estado de um Sistema Termodinâmico 1.4 Lei Zero da Termodinâmica1.5 Escalas de Temperatura1.6 PressãoTRANSCRIPT
Objetivo geral: Conhecer os fundamentos da termodinâmica técnica para compreensão
dos fenômenos associados com as máquinas e processos térmicos.
Objetivos específicos:
• Interagir com as principais grandezas e propriedades termodinâmicas;
• Verificar a viabilidade de um processo termodinâmico;
• Realizar balanços de massa e energia em sistemas térmicos;
• Avaliar a eficiência e eficácia de máquinas e processos térmicos; • Fazer análise crítica.
Índice 1.1 Sistema Termodinâmico
1.2 Estado e Propriedades de uma Substância
1.3 Mudança de Estado de um Sistema Termodinâmico
1.4 Lei Zero da Termodinâmica
1.5 Escalas de Temperatura
1.6 Pressão
1.1 Sistema Termodinâmico Definição:
❏ Quantidade de matéria, com massa e identidade fixas; ❏ Vizinhança, fronteiras móveis e fixas.
Sistema Isolado:
❏ Não é influenciado pelo meio, ou seja, calor e trabalho não cruzam a fronteira do sistema.
1.1 Sistema Termodinâmico Sistema Fechado:
❏ Não há fluxo de massa através das fronteiras que definem o sistema, ou seja, em um sistema temos uma quantidade fixa de massa;
Volume de Controle: ❏ A análise envolve fluxos de massa, delimitados por uma superfície de
controle.
1.2 Estado e Propriedades de uma Substância
❏ Fase ❏ Uma substância pode existir sob várias fases (sólido, líquido e gasoso).
❏ Uma fase é definida como quantidade de matéria totalmente homogênea.
❏ Em cada fase a substância pode existir em diversas pressões e temperaturas,
ou usando terminologia termodinâmica, em diversos estados.
1.2 Estado e Propriedades de uma Substância
❏ Estado
❏ O estado pode ser identificado por certas propriedades macroscópicas, como temperatura, pressão, entalpia, entropia, massa específica, volume específico, etc.
❏ Em uma substância pura, duas propriedades independentes definem o estado
termodinâmico.
1.2 Estado e Propriedades de uma Substância
❏ Propriedades Termodinâmicas
❏ Extensivas: Dependem do tamanho do sistema ou do volume de controle (Ex.: massa e volume);
❏ Intensivas: Independem do tamanho (Ex.: pressão e temperatura);
❏ Específicas: Propriedades extensivas por unidade de massa são
propriedades intensivas (Ex.: volume específico)
1.3 Mudança de Estado de um Sistema Termodinâmico
Ocorre com a mudança de qualquer propriedade do sistema, podendo ser pressão, massa, temperatura, etc. ❏ Processo: O caminho que um sistema usa para percorrer sucessivos
estados termodinâmicos.
❏ Isobárico (pressão constante) ❏ Isotérmico (temperatura constante) ❏ Isocórico (isométrico) (volume constante) ❏ Isoentálpico (entalpia constante) ❏ Isoentrópico (entropia constante) ❏ Adiabático (sem troca de calor)
1.3 Mudança de Estado de um Sistema Termodinâmico ❏ Ciclo Termodinâmico: Ocorre quando um sistema passa por uma série
de processos termodinâmicos, e ao terminar esses processos o sistema retorna ao seu estado inicial.
❏ Equilíbrio térmico: Se dois corpos têm a mesma temperatura, dizemos
que estão em equilíbrio térmico entre si.
1.4 Lei Zero da Termodinâmica
❏ Definição: “Se dois corpos estão em equilíbrio térmico com um terceiro eles estão em equilíbrio térmico entre si.”
1.5 ESCALAS DE TEMPERATURA
•Celsius ou Escala Centígrada: Em homenagem ao Astrônomo Sueco Anders Celsius;
•Fahrenheit: Homenagem ao Fabricante de Instrumentos Alemão Gabriel Fahrenheit;
•Kelvin: Homenagem ao Físico Escocês Lord Kelvin;
•Rankine: Homenagem ao Polimato William Rankine;
1.5 ESCALAS DE TEMPERATURA
CARACTERÍSTICAS E SEMELHANÇAS ● Celsius e Fahrenheit são conhecidos como escalas de dois pontos.
Usadas no Sistema Inglês e SI; ● Kelvin é conhecida como escala termodinâmica de temperatura;
● Kelvin e Celsius são idênticas em magnitude;
● Rankine e Kelvin não são acompanhados pelo símbolo de grau (°).
1.5 ESCALAS DE TEMPERATURA
RELAÇÕES: •Relação Kelvin e Celsius: T(K) = T(°C) + 273,15 •Relação Rankine e Fahrenheit: T(R) = T(°F) + 459,67 •Relação Rankine e Kelvin: T(R) = 1,8 . T(K) •Relação Fahrenheit e Celsius: T(°F) = 1,8 . T(°C) + 32
1.6 - Pressão Propriedade termodinâmica definida como a relação entre uma força e a área normal onde está sendo aplicada a força.
Experimento de Torricelli (1608-1647), da pressão atmosférica:
(Unidades: 1atm = 760 mmHg =101325 Pascal = 14,6959 lbf / in²)
Pressão Hidrostática Teorema de Stevin: “A diferença de pressão entre dois pontos no interior de um líquido é diretamente proporcional ao desnível vertical entre eles, em relação à superfície livre de um líquido”.
ΔP = µ . g . Δh
A pressão varia linearmente com:
• massa específica do fluido;
• aceleração gravitacional;
• profundidade.