Termodinmica a cincia que trata

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Termodinmica a cincia que trata. do calor e do trabalho das caractersticas dos sistemas e das propriedades dos fluidos termodinmicos. Termodinmica 1. Sistema - poro definida do espao. Ex. uma soluo, uma clula, um cilindro de gs, um corpo. Termodinmica - PowerPoint PPT Presentation

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Apresentao do PowerPoint

Termodinmica a cincia que trata do calor e do trabalho das caractersticas dos sistemas e das propriedades dos fluidos termodinmicos

Termodinmica

1. Sistema - poro definida do espao.Ex. uma soluo, uma clula, um cilindro de gs, um corpo... Termodinmica2. Entorno - tudo que envolve o sistema.No tem limite. o ambienteOs sistemas podem variar de volume, temperatura e energia.Abertos/fechados. TermodinmicaOs sistemas possuem dois tipos de energia:Energia Interna...Potencial a composio qumica Cintica o contedo de calor TermodinmicaOs sistemas possuem dois tipos de energia:Energia Externa...Potencial dependente da altura do sistema no Campo G. Cintica dependente da velocidade de deslocamento do sistema no espao. TermodinmicaSe o sistema uma bomba, tanto faz ela estar no alto (energia potencial externa), como ser lanada (energia cintica externa), que sua energia interna a mesma at o momento da exploso (a potencial, pelo menos). Termodinmica

Ep + Ec INT

Ec EXTDistnciaAlturaEp EXTm TermodinmicaSe um macaco come uma banana, no alto de uma rvore, sobre o solo, correndo ou parado, ele s aproveita a energia interna da banana.Se ele come a banana com casca faz alguma diferena? Termodinmica

Mais EnergiaMenos EnergiaProf Ms. Clvis PiuHENEINE, I.F. Biofsica Bsica, 2005.

Termodinmica

A Energia Interna de um sistema pode ou no depender de Massa do sistema, pelo menos macroscopicamente. Com isso, classifica-sePropriedades extensivas Propriedade intensivas

Termodinmica

Propriedade intensivas (independem da massa).

1. presso2. temperatura3. voltagem4. viscosidade

Termodinmica

Propriedade extensiva(dependem da massa)

1. volume2. quantidade de matria3. densidade4. quantidade de energia

Termodinmica

1 Lei:Descreve a conservao da energia.

Energia no pode ser criada ou destruda, mas somente convertida de uma forma em outra.

13Prof Ms. Clvis PiuHENEINE, I.F. Biofsica Bsica, 2005.

Termodinmica

1 Lei:Toda transformao de energia se acompanha de energia trmica.

Qualquer forma de energia ou trabalho, pode ser totalmente convertida em calor.

14 Termodinmica

1 Lei:

A energia do Universo constante.

15 O PRIMEIRO PRINCPIO DA TERMODINMICALei da conservao da energia: a energia em um sistema pode manifestar-se sob diferentes formas como calor e trabalho.A energia pode ser interconvertida de uma forma para outra, mas a quantidade total de energia do universo, isto , sistema mais meio externo, conserva-se.A ENERGIA INTERNA DE UM SISTEMA ISOLADO CONSTANTE

16

Sadi Carnot1796 - 1832James Joule1818 - 1889Rudolf Clausius1822 - 1888Wiliam ThomsonLord Kelvin1824 - 1907Emile Claupeyron1799 - 1864Alguns ilustres pesquisadores que construiram a termodinmicaNasceu em Salford - Inglaterra

James P. Joule(1818-1889)Contribuio de James Joule.1839Experimentos: trabalho mecnico, eletricidade e calor.1840Efeito Joule : Pot = RI21843Equivalente mecnico do calor ( 1 cal = 4,18 J)1852 Efeito Joule-Thomson : decrescimo da temperatura de um gs em funo da expanso sem realizao de trabalho externo.As contribuies de Joule e outros levaram ao surgimento de uma nova disciplina: a TermodinmicaLei da Conservao de Energia1a Lei da TermodinmicaPara entender melhor a 1a Lei de Termodinmica preciso compreender as caractersticas dos sistemas termodinmicos e os caminhos percorridos pelo calor...

Certa massa delimitada por uma fronteira. Vizinhana do sistema.O que fica fora da fronteiraSistema fechadoSistema que no troca energia nem massa com a sua vizinhana.Sistema AbertoSistema que no troca massa com a vizinhana, mas permite passagem de calor e trabalho por sua fronteira.Sistema Termodinmico

TransformaoP1V1T1U1P2V2T2U2Estado 1Estado 2TransformaoVariveis de estadoVariveis de estadoCaminho descrito pelo sistema na transformao .ProcessosP1V1T1U1P2V2T2U2ProcessosDurante a transformaoIsotrmicotemperatura constanteIsobricoPresso constanteIsovolumtricovolume constanteAdiabtico nula a troca de calor com a vizinhana.Transformaes1a Lei da Termodinmica

U = U2 U1Variao Energia InternaW > 0 sistema realiza trabalhoW < 0 sistema sofre trabalhoQ > 0 sistema recebe calor Q < 0 sistema perde calor1a LeiQ = W + USistema FechadoQ = W + U

GsExpanso nulaW = 0 U = Q U depende apenas de T. T = 0 U = 0T > 0 U > 0T < 0 U < 0 Como U uma varivel de estado, U no depende do processo.Variao da Energia InternaA energia interna de um gs funo apenas da temperatura absoluta T.

O calor Q que passa pelas fronteiras do sistema depende do processo.

V = V2 -V1U = Q - WWdepende de como a presso e volume mudam no processo.W = F.dF = Pr.SW = Pr.S.dW = Pr.V.O trabalho que atravessa a fronteiradepende do processo?P1V1 = nRT1 Estado 1no de molesConstante dos gasesR = 8,31 J/mol.K = 2 cal/mol.KDiagramas P x VGases ideais

1P1V1T1Como as variveis de estado se relacionam?Equao de estado

1 Lei da TermodinmicaW = 0Q = m CV (T2-T1)Calor especfico a volume constanteU = Q V = 0Transformao de 1 2Volume invarivelIsovolumtricaProcesso isovolumtricoTransformao a volume constanteQ = W + U

Q = + m CP (TB - TA)calor especfico a presso constanteW = Po [VB-VA]1 Lei da TermodinmicaQ = W + U Transformao a presso constanteProcesso isobrico

mbolo movimentado lentamenteU = 0 T=0 Transformao temperatura constante Q = WQ = W + 0Processo Isotrmico

Movimento rpido do mbolo.Q = 0W = - U Primeira Lei da TermodinmicaQ = W + U Q = 0 U= - WCompresso adiabticaTrabalho transforma-se em calorQ = 0O processo ocorre to rapidamente que o sistema no troca calor com o exterior.Wrea sob o grafico Processo adiabticoTransformao sem troca de calor

3.- Wciclo = W = rea 12341Wciclo > 0 Qciclo 0

O sentido do ciclo no diagrama PV : horrio. O sistema recebe Q e entrega W 1a Lei da TermodinmicaQciclo = Wciclo + Uciclo Qciclo = Wciclo1.- Uciclo = U = 0 pois Tfinal = Tinicial2.- Qciclo = QProcessos cclicosTrabalham em ciclos.Mquinas Trmicas

Fonte quenteFonte friaTrabalhoCicloDe onde a mquina retira calor QHot.Para onde a mquina rejeita calor QColdA mquina de Denis Papin1647 - 1712

Em cada ciclo W = Q1-Q2Eficincia = W/Q1= (Q1-Q2)/Q1 = [1 Q2/Q1]U = 0Eficincia trmica: 1Lei

Refrigerador12: compresso adiabtica em um compressor 23: processo de rejeio de calor a presso constante 34: estrangulamento em uma vlvula de expanso (com a respectiva queda de presso) 41: absoro de calor a presso constante, no evaporador Ciclo RefrigeradorQual o limite da eficincia de uma mquina trmica ? = [1 Q2/Q1]Q1 0 1 possvel construir esta mquina?

100%

A eficincia da Mquina de Carnot

No ciclo:

U=0 W = Q1 - Q2

= W/Q1 = [Q1-Q2]/Q1 = 1 - Q2/Q1

Q2/Q1 = T2/T1

= (1 - Q2/Q1) = (1 - T2/T1)

= 1 - T2/T1Princpio de Carnot"Nenhuma mquina trmica real, operando entre 2 reservatrios trmicos T1 e T2 , pode ser mais eficiente que a "mquina de Carnot" operando entre os mesmos reservatrios"BC e DA = adiabticasCiclo reversvelA mquina ideal de Carnot

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