A termodinâmica é uma área da física que estuda as leisque regem as relações entre as diferentes formas deenergia e a transformação de um tipo de energia emoutro. A termodinâmica causou importantes impactosno avanço da tecnologia e, portanto, nodesenvolvimento da civilização.

Trabalho de Física - Termodinâmica

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A primeira lei da termodinâmica, também conhecida como a lei de conservação de energia, nada mais é que o princípio da conservação de energia. Essa lei diz que “matéria e energia não podem ser criadas ou destruídas, somente transformadas”. Pode ser aplicado em qualquer processo em que a energia de um sistema é trocado com o meio externo na forma de calor e trabalho.

1ª Lei da Termodinâmica

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A variação de energia interna ΔU de um sistema é igual a diferença entre o calor Q trocado com o meio externo e o trabalho t por ele realizado durante uma transformação.

1ª Lei da Termodinâmica

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Podemos concluir que o calor fornecido ao sistema foi transformado na variação de energia interna e na realização de trabalho.

1ª Lei da Termodinâmica

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A segunda lei da termodinâmica se aplica as transformações feitas pelas máquinas térmicas como, por exemplo, o motor de uma geladeira.

Essa lei nega a existência do fenômeno de transformação de energia térmica em energia cinética, que permitiria converter a energia do meio aquecido para a execução de um movimento.

2ª Lei da Termodinâmica

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Em uma expansão, a variação de volume é positiva e portanto o trabalho realizado é positivo. Como o trabalho representa uma transferência de energia, o gás ao se expandir, está perdendo energia, embora esteja também recebendo sob forma de calor da fonte térmica.

2ª Lei da Termodinâmica

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Para que um sistema realize conversões de calor em trabalho, ele deve realizar ciclos entre uma fonte quente e fria, isso de forma contínua. A cada ciclo é retirada uma quantidade de calor da fonte quente, que é parcialmente convertida em trabalho e a quantidade de calor restante é rejeitada para a fonte fria.

2ª Lei da Termodinâmica

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O trabalho realizado em uma transformação termodinâmica depende não só do estado inicial e final, como também dos estados intermediários, isto é, do caminho entre os estados inicial e final.

2ª Lei da Termodinâmica

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Hoje, muitas máquinas que fazem parte do nosso dia-a-dia operam segundo princípios termodinâmicos (automóvel, geladeira, caldeira, freezer, ar-condicionado, etc.).

A geladeira funciona em ciclos, usando um gás refrigerante num circuito fechado. Assim, o gás circula permanentemente, sem perdas.

Termodinâmica no dia-a-dia: O refrigerador como máquina térmica

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As principais partes de uma geladeira doméstica são: compressor, condensador, válvula descompressora e evaporador. O compressor é movido por um motor elétrico. Ele tem a função de aumentar a pressão e a temperatura do gás refrigerante, o fazendo circular pela tubulação interna do aparelho.

O refrigerador como máquina térmica

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Quando o gás passa pelo condensador, cede calor para o meio externo, tornando-se líquido. Ao sair do condensador, um estreitamento da tubulação provoca uma diminuição da pressão. Assim, o ar refrigerante, agora líquido e sob baixa pressão, chega à serpentina do evaporador (que tem diâmetro maior que o tubo capilar), se vaporiza e, assim, retira calor de dentro da geladeira.

O refrigerador como máquina térmica

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É importante notar que o evaporador está instalado na parte superior da geladeira. Assim, o ciclo se reinicia e o gás refrigerante é puxado outra vez para o compressor.

Podemos verificar que a quantidade de calor cedida para o meio ambiente através do condensador é igual à quantidade de calor retirada do interior da geladeira, mais o trabalho gerado pelo compressor.

Qcondensador = Qcongelador + Tcompressor

O refrigerador como máquina térmica

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Como a compressão é efetuada de maneira extremamente rápida, podemos considerar que é uma compressão adiabática. Assim, no processo, a pressão e a temperatura do gás refrigerante se elevam.No condensador, há uma diminuição da temperatura do gás refrigerante, feita sob pressão constante, seguida de uma rápida diminuição isobárica e isotérmica do volume da condensação.

O refrigerador como máquina térmica

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Na válvula, a objetivo é de provocar uma descompressão adiabática, diminuindo a pressão e aumentando o volume do gás refrigerante. Por fim, no evaporador (congelador), o gás troca calor com o interior da geladeira, em pressão e temperatura constantes - o que faz com que ele se expanda conforme vai se vaporizando.

O refrigerador como máquina térmica

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Gráfico do ciclo de refrigeração:

O refrigerador como máquina térmica

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Créditos

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Fontes:www.educacao.uol.com.br

www.portaldoprofessor.mec.gov.br

www.infoescola.com

www.fisicandoefisquisando.tumblr.com

www.brasilescola.com

www.ne10.uol.com.br

Grupo: Leonardo Cândido, Monaliza Araujo e Rafaela Silva

Números: 21, 27, 29

Turma: 2001