termodinâmica (parte 2)
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TERMODINÂMICA (PARTE 2)
Mecânica dos Fluidos e Termodinâmica
Aulas: 19,20,21 e 22
Prof. Msc. Charles Guidotti
07/2014
Toda matéria – Sólida, líquida ou gasosa – é
composta por átomos ou moléculas em
constante agitação.
O que determina a sensação de
quente ou frio?
Qual é a diferença?
O que determina a sensação de
quente ou frio?
Em virtude desse movimento aleatório, os átomos ou moléculas da
matéria possuem energia cinética. A energia média dessas
partículas individuais produzem um efeito que podemos sentir
(sensação de quente ou frio).
A quantidade que informa quão quente ou frio é um
objeto em relação a algum padrão é chamado de
temperatura.
Temperatura mede o grau de agitação
das partículas de
um corpo.
Lei Zero da Termodinâmica
Se dois corpos A e B estão individualmente em equilíbrio térmico com um
outro corpo T, então A e B estão em equilíbrio térmico entre si.
Dilatação Linear A dilatação linear leva em consideração apenas uma
dimensão do sólido.
Δߙ0ܮ=ܮΔܶ
Sistema isolado
Calor (energia)
Calor é a energia transferida de um corpo para outro
em virtude, unicamente, de uma diferença de
temperatura entre esses corpos.
Absorção de Calor
Capacidade Térmica (C)
É a grandeza física que determina a relação entre a quantidade de
calor fornecida a um corpo e a variação de temperatura observada
neste.
𝑄 = 𝐶 ∆𝑇 = 𝐶 (𝑇𝑓 − 𝑇𝑖)
𝑇𝑖 > 𝑇𝑓 , Q < 0 O sistema perde energia
𝑇𝑖 < 𝑇𝑓 , Q > 0 O sistema recebe energia
𝑇𝑖 = 𝑇𝑓 , Q = 0 Não há troca de energia
Absorção de Calor
Calor específico (c)
C= c m
𝑄 = 𝑐𝑚 ∆𝑇 = 𝑐𝑚 (𝑇𝑓 − 𝑇𝑖)
𝑇𝑖 > 𝑇𝑓 , Q < 0 O sistema perde energia
𝑇𝑖 < 𝑇𝑓 , Q > 0 O sistema recebe energia
𝑇𝑖 = 𝑇𝑓 , Q = 0 Não há troca de energia
É definido como a quantidade de calor requerida para alterar
a temperatura de uma unidade de massa da substância em 1
grau.
Mudança de Fase
Uma substância para passar de uma fase para outra através
do recebimento ou fornecimento de energia.
Energia é absorvida Q > 0
Energia é liberada Q< 0
Um corpo ao receber ou ceder energia, pode sofrer sois efeitos diferentes:
variação de temperatura ou mudança de fase.
Mudança de Fase
Calor Latente (calor de transformação): É a quantidade de energia
por unidade de massa necessária para mudar o estado de um
material.
Exercício
1. Que quantidade de calor deve absorver uma amostras
de gelo com massa m=0,720 Kg a -10ºC para ser levada
ao estado líquido a 15ºC?
Dados: (𝑐𝑔𝑒𝑙𝑜= 2220𝐽
𝐾𝑔. 𝐾 ),
𝐿 = 333𝐾 𝐽
𝑘𝑔,
(𝑐𝑙𝑖𝑞= 4190𝐽
𝐾𝑔. 𝐾 )
Calor e Trabalho
Calor e Trabalho (pg. 198)
Calor e Trabalho
Um sistema pode ser levado de um estado inicial para um estado final de um
número infinito de formas e, em geral, o trabalho W e o calor Q tem valores
diferentes em diferentes processos. Dizemos que o calor e o trabalho são
grandezas dependentes da trajetória.
1ª Lei da Termodinâmica
A energia interna 𝐸𝑖𝑛𝑡 tende a aumentar se acrescentarmos energia na
forma de calor Q e a diminuir se removermos energia na forma de trabalho
W realizado pelo sistema.
A energia não pode ser criada nem destruída; pode ser
transformada de uma forma para outra, e sua quantidade
total permanece constante.
1ª Lei da Termodinâmica
Exercícios
1) Suponha que 1 kg de água a 100ºC seja convertido em
vapor a pressão atmosférica de 1 atm. O volume de
água varia de um valor inicial de 1 x 10−3 m³ como
líquido para 1,671 m³ como vapor.
Calor latente de vaporização: 2256 kJ/kg
a)Qual é o trabalho realizado pelo sistema durante o
processo?
b)Qual é a energia é transferida na forma de calor durante
o processo?
c)Qual é a variação da energia interna do sistema durante
o processo?
2ª Lei da Termodinâmica
Enunciado de Clausius:
O calor não passa espontaneamente de um corpo mais frio para um corpo mais quente.
Enunciado de Kelvin e Planck
É impossível construir uma máquina, operando em ciclos, cujo único efeito seja retirar calor de umafonte e convertê-lo integralmente em trabalho.
Conversão de calor em trabalho: Máquina Térmica (Carnot)
Exercício
1. Uma maquina de Carnot opera entre as temperaturas
T1= 850 K e T2= 300 K. A maquina realiza 1200 J de
trabalho em cada ciclo, que leva 0,25 s.
a) Qual é a eficiência da máquina?
b) Qual é a potencia média da máquina?
c) Qual é a energia Q1 extraída em forma de calor da
fonte quente a cada ciclo?
d) Qual é a energia Q2 liberada na forma de calor para a
fonte fria a cada ciclo?