Termodinâmica - Van Wylen, Borgnakke, Sonntag

Download Termodinâmica - Van Wylen, Borgnakke, Sonntag

Post on 06-Jan-2016

40 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Aula 08_09 Termodinmica Bsica. Captulo 4 Trabalho e Calor. Termodinmica - Van Wylen, Borgnakke, Sonntag. Reviso: Gases Ideais. Lei de Boyle - Mariote. Lei dos Gases ideais: relaes experimentais. PV=const 1. Reviso: Gases Ideais. Lei dos Gases ideais: relaes experimentais. - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

<ul><li><p>Termodinmica - Van Wylen, Borgnakke, SonntagAula 08_09 Termodinmica Bsica</p><p>Captulo 4 Trabalho e Calor</p></li><li><p>Reviso: Gases IdeaisLei dos Gases ideais: relaes experimentais.</p><p>PV=const1Lei de Boyle - Mariote</p></li><li><p>Reviso: Gases IdeaisLei dos Gases ideais: relaes experimentais</p><p>V= const2T</p><p>Leis de Gay-Lussac e CharlesP= const3T</p></li><li><p>RelaesMudana P=const. Isobrica</p><p>Mudana T=const. Isotrmica</p><p>Mudana V=const. IsocricapT</p></li><li><p>Leis dos Gases IdeaisPV= nRTe R= constante dos gases ideais para 1 mol na CNTP(Condio Normal de Temperatura e Presso)Ou seja: T= 0oC ; V=22,4L e P= 1 atmCom: P = presso (atm) V = volume (L) T= temperatura (oC) n= nmero de molsR= P(atm)V(L)/1molxT(K)</p><p>R= 1 atm x 22,4 L = 1 mol x 273 K</p><p>R = 0,082 atmxL/molxKCONSTANTE DOS GASES</p></li><li><p>Trabalho TermodinmicoReviso aula 05 + algumas informaesDefinio:um sistema realiza Trabalho se o nico efeito sobre as vizinhanas seja um abaixamento (ou levantamento) de um peso!!</p></li><li><p>Informao adicional:Volume de controle:parte do universo quese deseja estudar que envolva fluxo de massa(mesmo quesistema aberto)!</p><p>Sistema:parte do universoque se deseja es-tudar com quantidadefixa de massa!</p></li><li><p>Ilustrao: realizao de trabalhoa)b)Equilbrio de foras: b) expanso as custas de abaixamento de FP= Pgs.rea peso das vizinhanas</p></li><li><p>Processo Espontneo vs Processo em Equilbrio(Irreversvel vs Reversvel)Processo Irreversvel: realizado naturalmente sem esperar que a cada movimento do o conjunto sistema + vizinhanas entre em equilbrio!Processo Reversvel: no existe! Aproximao: processo quase-esttico (quase-equilbrio): n etapasn= 3 etapas!Quanto maior o valor de n mais prximo doprocesso quase-esttico</p></li><li><p>Processo quase-esttico: realizao de trabalho compresso na fronteira mvelDiferencial inexataDiferencial exata</p></li><li><p>Concluso 1: o valor do trabalho entre dois estados depende do caminho do processoLinguagem matemtica: o trabalho umafuno de linha depende do caminho!logoDeve ser expresso por uma derivada inexata - WP e V so funes de pontoDeve ser expresso por uma derivada exata - dP ou dV</p></li><li><p>Concluso 2: Trabalho funo de linha (diferencial no exata)!W1-2 depende no somente dos estados 1 e 2 mas tambm do processo envolvido para ir de 1 at 2!Concluso 3: W1-2 no uma propriedadeDepende do caminho</p></li><li><p>Conveno de sinalO trabalho executado pelo sistema (como expanso contra um mbolo Ideal) positivo:p/ p=const.:O trabalho executado sobre sistema(como compresso do sistema) negativoTrabalho positivo energia sai do sistema V2 &gt; V1 = expanso!Trabalho negativo energia entra no sistema V2 &lt; V1 = compresso</p></li><li><p>Trabalho Realizado na Fronteira MvelTrabalho realizado sobre o sistema devido omovimento quase-esttico determinado pela integrao da Eq.1Equao 1Soluo grficaSoluo analtica</p></li><li><p>Soluo GrficaConcluso 1:o trabalho determinado pela rea abaixo da curva P V Dada pela trajetria 1-2.</p></li><li><p>Concluso FinalA determinao do trabalho pode ser dadautilizando duas formas:</p><p>1- a relao entre P e V dada em termos de dados experimentais ou forma grfica.2- a relao entre P e V dada por uma relao analtica que depender da anlise termodinmica do processo</p></li><li><p>Exemplo em forma de ExerccioConsidere um sistema formado por um conjunto cilindro-Pisto contendo um mol de gs . Vrios pequenos pesos estosobre o mbolo. A presso inicial 200 kPa e o volume inicial 0,043m3. Calcule o que se pede:</p><p>Situao 1) coloque um bico de Busen embaixo do cilindroe deixe que o volume do gs aumente para 0,1m3 enquantoA presso se mantm constante. Calcule o trabalho.</p><p>Situao 2) mantenha o bico de Busen sobre o sistema e deixe o embolo se elevar s que ao mesmo tempo remova os pesos do mbolo, de forma tal que durante o processoa temperatura do gs se mantenha constante. Calcule o trabalho</p></li><li><p>Exemplo em forma de ExerccioSituao 1) a expresso geral </p><p>como a presso constante fica fcil resolver a integral:</p><p> W = P(V2 V1) W = 200 kPa(0,1 -0,04)m3 = 12 kJ</p><p>Situao 2) agora a presso no mais constante e sima temperatura, T. Supondo comportamento de gs ideal eO processo quase esttico temos:</p><p>P1V1= P2V2 sendo PV = nRT</p><p>W = 200 kPa.0,04m3 ln 0,1/0,04 = 7,33 kJ</p></li><li><p>Trabalho em Fronteira mvel: compresso/expanso forma geralProcesso Poliprtico: PVn = constante </p></li><li><p>Trabalho em Fronteira mvel: compresso/expanso forma geralEquao Geral p/ Processo Poliprtico</p></li><li><p>Anlise Termodinmica do Sistema: obteno da relao entre P e V para determinao da equao do trabalhoAnlise das foras:F = FF = PxAF = F1 + Fp + FmolaFp= mpistoxg</p><p>Fmola= k (x-xo)P= Po + mpg/A +F1/A + km/A2(V-Vo)</p></li><li><p>Aps aquecimento um pisto de 25kg alcana equilbrio de acordo com figura Abaixo. Inicialmente o gs estava sob uma presso de 2 atm em um cilindro de volume igual 0,08m3 e comprimento l= 4m. Aps aquecimento fora F1 que atua para manter o sistema em equilbrio de 350N . Sabendo que o sistema est sob ao de uma mola de constante de 2,8N/m e presso atmosfrica de 1 atm (~105Pa) calcule o trabalho realizado aps aquecimento para que o gs passe a ocupar o dobro de seu volume. G= 9,8 m/s2P= Po + mpg/A + F1/A + km/A2(V-Vo)mp=25kgp1=200kPaV1=0,08m3L= 4mF1= 350NK= 2,8 N/mPo= 105 N/m2</p><p>p= 105N/m2 + (25kgx9,8m/s2)/0,02m2 + 350kgm/s2/ 0,02m2+ 2,8kg.m/s2m(0,02m2)2 (V-0,08m3)</p><p>p= 1.030.539,0 Pa = 10,3 atm</p></li><li><p>Diagrama P -VW12= (P1+P2)(V2-V1)</p></li></ul>