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Termodinâmica

  1. 1. Termodinâmica Prof: Oliver Brimdjam
  2. 2. O que é a Termodinâmica? • É a parte da física que estuda a energia e suas características, os processos de transformação e aplicações da mesma.
  3. 3. Aplicações
  4. 4. Objetos de estudo C a l o rT r a b a l h oE n e r g i aF o r ç aE n t r o p i aP r e s s ã oE f i c i ê n c i a
  5. 5. Energia • O que é? • Tipos mais comuns (Térmica, Elétrica, Potêncial, Cinética, Química e outras.)
  6. 6. Energia • Principais Unidades de Medida: • Joule (SI); • Caloria; • BTU.
  7. 7. Energia • Curiosidades: • A bomba atómica Little Boy largada em Hiroshima em 6 de Agosto de 1945, explodiu com uma energia de aproximadamente 15 kt de TNT (63 TJ). • A uma escala muito maior, as explosões de supernovas libertam cerca de 1044 Joules de energia, o que equivale a aproximadamente a 1028 megatoneladas de TNT.
  8. 8. Energia 1- A que velocidade um sujeito adulto pesando 90 kg que salte da parte central da ponte Newton Navarro atinge a água? Em sua parte central a ponte tem 55m de altura. E se fosse uma garota pesando 50 kg, qual seria a velocidade? 2- Sabendo que um tiro de Fuzil (7.62) descarrega uma Ec = 2205J, e que a munição pesa apenas 55g, qual a Velocidade da bala? A energia do tiro é equivalente a uma pessoa de 60 kg caindo de que altura?
  9. 9. Energia 3-
  10. 10. Calor • O que é? • Diferença entre calor e temperatura; • Estrutura atômica de sólidos, líquidos e vapores; • Agitação das moléculas; • Escalas Termométricas (Celsius, Kelvin, Fahrenheit).
  11. 11. Conversão entre escalas
  12. 12. Calor
  13. 13. Transmissão de Calor • Condução; • Irradiação; • Convecção.
  14. 14. Estados Físicos • Sólido; • Líquido; • Gasoso; • Plasma.
  15. 15. Estados Físicos • Substâncias Puras; • Temperatura de Saturação; • Pressão de Saturação; • Vapor Saturado; • Vapor Superaquecido.
  16. 16. Estados Físicos • Diagrama PT; • Diagrama PV.
  17. 17. Exercícios 1- Para medir a temperatura de uma pessoa, deve-se manter o termômetro em contato com ela durante um certo tempo. Por quê? 2- A temperatura normal do corpo Humano é cerca de 37 °C. Expresse esta temperatura em Kelvin. 3- A temperatura de ebulição do Nitrogênio Líquido é 78 K. Qual é o valor desta temperatura em °C?
  18. 18. Exercícios 4- A temperatura de um corpo elevou-se em 52 °C. Qual a elevação de temperatura, em Fahrenheit, deste corpo? 5- O ponto de fusão do ouro é 1945,4 °F. Expresse esta temperatura em Kelvin. 6- A temperatura do interior do sol é de cerca de 1x107 K. Quanto vale esta temperatura (a) em Celsius, (b) Fahrenheit.
  19. 19. Pressão
  20. 20. Pressão • O que é ? • Pressão atmosférica (101.325 Pa); • Pressão relativa vs Pressão absoluta; • Vácuo; • Pressão dinâmica vs Pressão estática; • Caso dos Pneus (Bike, Carro e Trator).
  21. 21. Pressão • Principais Unidades de medida de pressão; Quilograma-força por centímetro quadrado (kgf/cm2) Atmosfera (atm) Libras por polegada quadrada (psi) Milímetros de coluna de água (mmH2O ou mm ca) Bar (Bar) Pascal (Pa)
  22. 22. Pressão
  23. 23. Exercícios 1- Converta as seguintes medidas em Pascal. a) 20 psi = b) 10 kgf/cm2 = c) 250 mmH2O = d) 3,5 Bar = e) 2,8 atm =
  24. 24. Densidade
  25. 25. Densidade Navios Vazio Carregado 555 mil Toneladas 232 mil Toneladas
  26. 26. Densidade
  27. 27. Densidade • Arquimedes de Siracusa;
  28. 28. Exercícios • 1- O que pesa mais um kilo de pregos ou um kilo de penas de ganso? • 2- Uma moça de peso igual a 60 kg, descalça e em pé sobre o chão tem uma área total de apoio dos pés de 150 cm2. Qual a pressão que a moça esta exercendo sobre o chão? • 3- Uma azeitona pesando 9g tem um volume aproximado de 2 cm3, ao tentar comer esta azeitona numa pizzaria um garoto deixa-a cair no copo de refrigerante. Considerando que o refrigerante tem 90% de sua coposição de água, a azeitona vai flutuar ou afundar?
  29. 29. Exercícios • 4- Como os submarinos conseguem flutuar e submergir? • 5- Porque os passaros conseguem voar mas as galinhas apesar de serem aves não voão por ai?
  30. 30. Trabalho
  31. 31. Trabalho • 1- Um operário numa construção eleva com velocidade constante um balde de cimento com massa de 20kg até uma altura h=3m. Qual o trabalho realizado pelo pedreiro?
  32. 32. Primeira Lei
  33. 33. Energia interna
  34. 34. Energia interna • Exemplo: (beatriz alvarenga página 128, volume 2) • Processos isocóricos; • Processos isobáricos; • Processos isotérmicos; • Processos adiabáticos.
  35. 35. Energia interna • 1- Suponha que um sistema passe de um estado a outro, trocando energia com a sua vizinhança. Calcule a variação de energia interna do sistema nos seguintes casos: • A) O sistema absorve 100cal de calor e realiza trabalho de 200J. • B)O sistema absorve 100cal de calor e um trabalho de 200J é realizado sobre ele. • C)O sistema libera 100cal de calor para a vizinhança e um trabalho de 200J é realizado sobre ele.
  36. 36. Segunda Lei • Processos reversíveis (ideais); • Processos irreversíveis - do mais quente para o mais frio (ver apostila, pág: 33) - calor do atrito e de colisões • Entropia:
  37. 37. Segunda Lei
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