Engenharia AmbientalGEN123 –TermodinâmicaProf. Dr. Márcio Marques Martinshttp://digichem.org
Unidade 21a Lei da Termodinâmica eaplicações
Resultados de aprendizagem►Demonstrar compreensão sobre osconceitos-chave relacionados a energia ea primeira lei datermodi...
Resultados de aprendizagem►Aplicar balanços de energia a sistemasfechados, apropriadamente modelandocada caso, e corretame...
Resultados de aprendizagem►Conduzir análises de energia em sistemassofrendo ciclos termodinâmicos.►Avaliar a eficiência té...
IntroduçãoQ: Refrigerador aberto em uma sala fechada e isolada. Atemperatura aumentará, permanecerá a mesma oudiminuirá?R:...
Revisão: Formas de Energia Energia existe em numerosas formas: térmica,mecânica, potencial, elétrica, magnética,química, ...
 Energia cinética, KE: A energia que umsistema possui como resultado de seumovimento relativo a um referencial inercial....
Revisão: Conceitos Mecânicos de EnergiaEnergia total de um sistema:Energia de um sistema por unidade de massaEnergia Poten...
Unidades de energia cinética, energiapotencial e trabalho são:SI: N·m = J ou kJ (Joule)Inglês: pé x libra-força (ft·lbf) o...
Conservação de energia em mecânicaΔPE + ΔKE = 0Soma das energiaspotencial e cinéticapermanececonstante.KE2 + PE2 = KE1 + P...
Variação na Energia do SistemaEm TD da engenharia a variação deenergia de um sistema é composta de trêscontribuições macro...
onde-V1 e V2 são as magnitudes inicial e finaldas velocidades.- O símbolo D denota valor final menor valor inicial.Variaçã...
Variação na Energia Potencial Gravitacional►A variação na energia potencial gravitacionalé associada com a posição do sist...
Variação na Energia Interna.u►A variação na energia interna é associada com acomposição do sistema, incluindo sua composiç...
Sumário: Energia de um Sistema►A variação de energia de um sistema do estado1 para o estado 2 éE2 – E1 = (U2 – U1) + (KE2 ...
Transferência de energia por trabalho & calor►Energia pode sertransferida de e parasistemas fechadosde 2 formas apenas:►tr...
Calor vs. Trabalho Ambos são identificados nas fronteiras de umsistema quando eles cruzam as fronteiras dosistema. Siste...
Calor vs. Trabalho Ambos são funções de estado (i.e., suasmagnitudes dependem tanto do caminhopercorrido durante um proce...
Calor vs. TrabalhoPropriedades são funçõespuntuais; mas calor e trabalhosão funções de caminho (suasmagnitudes dependem do...
►Quando uma mola é comprimida,energia é transferida a ela portrabalho.►Quando um gás em um vasofechado é agitado, energia ...
Formas mecânicas de trabalhoDois requerimentos para interação do trabalho entreum sistema e suas vizinhanças existir:– dev...
Trabalho realizado para erguer/acelerar um corpo1.A transferência detrabalho necessáriapara erguer um corpoé igual à varia...
Pode ser tratado de maneira similar à definiçãode uma força generalizada agindo na mesmadireção de um deslocamento s qualq...
Trabalho elétricoForça elétrica emtermos de resistênciaR, corrente I, e d.d.p.V.Trabalho elétrico (V=d.d.p.,N=Coulombs de ...
Trabalho da molaElongaçãode umamola sob ainfluênciada força.Quando variações diferenciais nocomprimento dx de uma mola sob...
Convenção de sinal para trabalho►Desde que a termodinâmica da engenharia estápreocupada com motores de combustão interna,t...
PotênciaPotência = taxa de transferência de energia portrabalho- força x velocidadeO trabalho total pode ser calculado por...
Aula 6Calor
Transferência de energia por calor►Calor é a forma de energia que é transferidapor virtude de uma diferença de temperatura...
Background histórico do calorTeoria cinética:Trata as moléculescomo bolas emmovimento e quepossuem energiacinéticaCalor: A...
Resfriando uma xícara de caféP: + veloz? 2cenários1. Misturar açúcarenquanto o café estáquente e aguardaraté que a bebida...
Transferência de energia por calor►O símbolo Q denota uma quantidade de energiatransferida através de uma fronteira do sis...
Processo adiabático►Se um sistema sofre um processo envolvendonenhuma transf. de calor com as vizinhanças, oprocesso é dit...
Calor vs. Trabalho Ambos são identificados nas fronteiras de umsistema quando eles cruzam as fronteiras dosistema. Siste...
Calor vs. Trabalho Ambos são funções de estado (i.e., suasmagnitudes dependem tanto do caminhopercorrido durante um proce...
Calor vs. TrabalhoPropriedades são funçõespuntuais; mas calor e trabalhosão funções de caminho (suasmagnitudes dependem do...
Fórmulas de taxa de transf. de calorFórmulas úteis para calcular a transf. deenergia por calor são:se a taxa de transf. de...
Modos de transferência de calor►Para qualquer aplicação particular, transf.de energia por calor pode ocorrer por um oumais...
►Condução é a transferência deenergia de partículas maisenergéticas de uma substância parapartículas adjacentes menosenerg...
onde►k é uma constante de proporcionalidade, umapropriedade do material chamada de condutividadetérmica.►O sinal de menos ...
Condução LTTQx12Ak►A temperatura varia linearmentecom x, e assim)0(12 LTTdxdT►Aplicando a Lei de Fourier:nós ...
Radiação Térmica►Radiação térmica é a energiatransportada por ondas eletromagnéticas(ou fótons). Diferente da condução, ra...
►Energia líquida é transferida na direção da seta equantificada poronde►A é a área da superfície menor,►e é uma propriedad...
Convecção►Convecção é a transferência de energiaentre uma superfície sólida e um fluidoadjacente (gás ou líquido) pelos ef...
►energia é transferida para fora da superfície equantificada poronde►A é a área da superfície do transistor e►h é um parâm...
Balanço de energia em sistema fechado►Energia é uma propriedade extensiva queinclui as energias cinética e potencialgravit...
Balanço de energia em sistema fechado►energia é conservada. Esta é a primeira leida termodinâmica (princípio de conservaçã...
►O conceito de energia introduzido é resumidoda seguinte forma:variação na qtdde energia contidaem um sistemadurante algum...
►A taxa expressa em palavras é:taxa de var. temp.da energiacontida nosistemano tempo ttaxa líquida deenergia sendoabsorvid...
Análise e Cálculos:Exemplo: Usando o balanço de energiaChip de silício em estado estacionárioeAssim ==► =80°C
Análise de ciclos termodinâmicos►Um ciclo termodinâmico é uma sequência deprocessos que inicia e termina no mesmo estado(t...
Análise de ciclos termodinâmicos►Ciclos de refrigeração que fornecemresfriamento para um espaço usando um inputde energia ...
►A transferência de energia por calor etrabalho mostrados na figura sãopositivos na direção da seta. Essaconvenção é usada...
Aplicações: Plantas de Energia a Vapor►Em plantas movidas acombustível fóssil, a energiarequirida para vaporização origina...
Ciclo de energia58►Ligando o balanço de energia no sistema a cadaciclo de operação,DEciclo = Qciclo – Wciclo►Desde que o s...
Eficiência na Conversão de EnergiaEficiência é um dos termos mais frequentementeusados em termodinâmica, e indica o quão b...
Ciclos de energiaincycleQW►A performance de um sistema sob um ciclo deenergia é avaliado em uma base energética emtermos...
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Unidade 2 (parte 1) - 1a Lei da Termodinâmica e aplicações

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Calor e Trabalho - Conservação de Energia - Ciclos Termodinâmicos

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Unidade 2 (parte 1) - 1a Lei da Termodinâmica e aplicações

  1. 1. Engenharia AmbientalGEN123 –TermodinâmicaProf. Dr. Márcio Marques Martinshttp://digichem.org
  2. 2. Unidade 21a Lei da Termodinâmica eaplicações
  3. 3. Resultados de aprendizagem►Demonstrar compreensão sobre osconceitos-chave relacionados a energia ea primeira lei datermodinâmica…incluindo energiainterna, cinética e potencial, trabalho epotência, transferência de calor e modosde transferência de calor, ciclo deenergia, de refrigeração de aquecimento.
  4. 4. Resultados de aprendizagem►Aplicar balanços de energia a sistemasfechados, apropriadamente modelandocada caso, e corretamente observandoconvenções de sinal para transferênciasde trabalho e calor.
  5. 5. Resultados de aprendizagem►Conduzir análises de energia em sistemassofrendo ciclos termodinâmicos.►Avaliar a eficiência térmica dos ciclos.►Estimar coeficientes de performance deciclos de aquecimento e resfriamento.
  6. 6. IntroduçãoQ: Refrigerador aberto em uma sala fechada e isolada. Atemperatura aumentará, permanecerá a mesma oudiminuirá?R: Considerando a sala toda como o sistema (adiabático),a única interação energética envolvida é a energia elétricacruzando as fronteiras do sistema e entrando na sala.Como resultado da conversão de energia elétricaconsumida pelo aparelho, a T da sala se elevará.Energia não pode ser criada nem destruída.
  7. 7. Revisão: Formas de Energia Energia existe em numerosas formas: térmica,mecânica, potencial, elétrica, magnética,química, nuclear, e a soma de todas elasconstitui a energia total, E de um sistema. A termodinâmica lida apenas com a variaçãode energia total. Formas macroscópicas de energia: i.e.,energias cinética e potencial. Formas microscópicas de energia:relacionada à estrutura molecular de umsistema e o grau de atividade molecular. Energia Interna, U: Soma de todas asformas microscópicas de energia.
  8. 8.  Energia cinética, KE: A energia que umsistema possui como resultado de seumovimento relativo a um referencial inercial. Energia potencial, PE:A energia que um sistema possui comoresultado de sua elevação em um campogravitacional. Ambas são propriedadesextensivas do corpo.Revisão: Conceitos Mecânicos de Energia
  9. 9. Revisão: Conceitos Mecânicos de EnergiaEnergia total de um sistema:Energia de um sistema por unidade de massaEnergia PotencialEnergia Cinética
  10. 10. Unidades de energia cinética, energiapotencial e trabalho são:SI: N·m = J ou kJ (Joule)Inglês: pé x libra-força (ft·lbf) ou BritishThermal Unit (BTU)Unidades de Energia
  11. 11. Conservação de energia em mecânicaΔPE + ΔKE = 0Soma das energiaspotencial e cinéticapermanececonstante.KE2 + PE2 = KE1 + PE1=constanteR=0Considereapenas g
  12. 12. Variação na Energia do SistemaEm TD da engenharia a variação deenergia de um sistema é composta de trêscontribuições macroscópicas:►Energia cinética►Energia potencial gravitacional►Energia interna (todas as outrasvariações de energia são agrupadas.)A energia total e a energia interna sãopropriedades extensivas.
  13. 13. onde-V1 e V2 são as magnitudes inicial e finaldas velocidades.- O símbolo D denota valor final menor valor inicial.Variação na Energia Cinética►A variação na energia cinética é associada como movimento do sistema como um todo relativo aum referencial de coordenadas externo tal como asuperfície da terra.►Para um sistema de massa m a variação naenergia cinética do estado 1 para o estado 2 éDKE = KE2 – KE1 =  2122 VV21m (Eq. 2.5)
  14. 14. Variação na Energia Potencial Gravitacional►A variação na energia potencial gravitacionalé associada com a posição do sistema nocampo gravitacional da terra.►Para um sistema de massa m a variação naenergia potencial do estado1 para o estado 2 éDPE = PE2 – PE1 = mg(z2 – z1)onde- z1 e z2 denotam as elevações final e inicialrelativas à superfície da terra, respectivamente.- g é a aceleração da gravidade.
  15. 15. Variação na Energia Interna.u►A variação na energia interna é associada com acomposição do sistema, incluindo sua composiçãoquímica.►Não existe uma expressão simples para avaliarvariações de energia interna para uma ampla gamade aplicações. Em muitos casos avaliaremos avariação de energia interna usando dadostabelados.►Tal como as energias cinética e potencial, energiainterna é uma propriedade extensiva.►Energia interna é representada por U.►A energia interna mássica é u.►A energia interna molar é ū.
  16. 16. Sumário: Energia de um Sistema►A variação de energia de um sistema do estado1 para o estado 2 éE2 – E1 = (U2 – U1) + (KE2 – KE1) + (PE2 – PE1)DE = DU + DKE + DPE►Desde que um valor arbitrário E1 pode seratribuído à energia de um sistema em um dadoestado 1, nenhuma significância pode ser anexadoao valor da energia no estado 1 ou qualquer outroestado. Apenas variações na energia de umsistema entre estados tem significância.
  17. 17. Transferência de energia por trabalho & calor►Energia pode sertransferida de e parasistemas fechadosde 2 formas apenas:►trabalho►calor►Trabalho é estudado em mecânica e osconceitos envolvidos permanecem no estudo determodinâmica. Entretanto, a termodinâmica tratade fenômenos não incluídos no âmbito damecânica, e isso requer uma interpretação maisampla de trabalho.
  18. 18. Calor vs. Trabalho Ambos são identificados nas fronteiras de umsistema quando eles cruzam as fronteiras dosistema. Sistemas possuem energia, mas não calor outrabalho. Ambos são associados com um processo, nãoa um estado. Ao contrário das propriedades, calor outrabalho não configuram um estado.
  19. 19. Calor vs. Trabalho Ambos são funções de estado (i.e., suasmagnitudes dependem tanto do caminhopercorrido durante um processo quanto dosestados finais). Ambas são quantidades direcionais: possuemmagnitude E direção.
  20. 20. Calor vs. TrabalhoPropriedades são funçõespuntuais; mas calor e trabalhosão funções de caminho (suasmagnitudes dependem docaminho percorrido).Propriedades sãofunçõespuntuais/possuemdiferenciais exatas (d ).Funções de Caminho(calor e trabalho) têmdiferenciais inexatas ()
  21. 21. ►Quando uma mola é comprimida,energia é transferida a ela portrabalho.►Quando um gás em um vasofechado é agitado, energia étransferida ao gás por trabalho.►Quando uma bateria é carregadaeletricamente, energia é transferidaà bateria por trabalho.Ilustrações de trabalho►Os dois primeiros exemplos de trabalho sãoabordados pela mecânica. O terceiro exemplo éparte de uma interpretação mais ampla de trabalhoencontrada na termodinâmica.
  22. 22. Formas mecânicas de trabalhoDois requerimentos para interação do trabalho entreum sistema e suas vizinhanças existir:– deve existir uma força agindo sobre a fronteira.– A fronteira deve se mover.O trabalho realizado é proporcional à forçaaplicada (F) e a distância percorrida (s).trabalho = força  distânciaQuando uma força é não constanteSe não existe movimento,nenhum trabalho é feito 
  23. 23. Trabalho realizado para erguer/acelerar um corpo1.A transferência detrabalho necessáriapara erguer um corpoé igual à variação naenergia potencial docorpo.2.A transferência detrabalho necessáriapara acelerar umcorpo é igual àvariação na energiacinética do corpo.A energia transferidaaocorpo enquanto estásendo erguido é igual àvariação na sua energiapotencial.
  24. 24. Pode ser tratado de maneira similar à definiçãode uma força generalizada agindo na mesmadireção de um deslocamento s qualquer. Porexemplo:Trabalho elétrico: A força generalizada é a voltagem(potencial elétrico) e o deslocamento generalizado éa carga elétrica.Trabalho magnético: A força generalizada é a forçado campo magnético e o deslocamento generalizadoé o momento de dipolo magnético total.Trabalho de polarização elétrica: A forçageneralizada é a força do campo elétrico e odeslocamento generalizado é a polarização do meio.Formas não-mecânicas de trabalho
  25. 25. Trabalho elétricoForça elétrica emtermos de resistênciaR, corrente I, e d.d.p.V.Trabalho elétrico (V=d.d.p.,N=Coulombs de cargaelétrica, I = corrente):Energia elétricaQuando a d.d.p. e a correntevariam com o tempoQuando a diferença de potencial ecorrente permanecem constantes
  26. 26. Trabalho da molaElongaçãode umamola sob ainfluênciada força.Quando variações diferenciais nocomprimento dx de uma mola sob ainfluência de uma força F, o trabalhorealizado éPara massas lineares elásticas, o deslocamentox é proporcional à força aplicadak: constante da mola(kN/m)Substituindo e integrando, temosx1 e x2: deslocamentos inicial efinalOdeslocamentode uma molalinear dobraquando a forçaé dobrada.
  27. 27. Convenção de sinal para trabalho►Desde que a termodinâmica da engenharia estápreocupada com motores de combustão interna,turbinas, e geradores de energia elétrica cujopropósito é fazer trabalho, é conveniente tratar otrabalho feito por um sistema como positivo.►W > 0: trabalho feito pelo sistema►W < 0: trabalho feito sobre sistemaA mesma convenção de sinal é usado para ataxa de transferência de energia por trabalho –chamada potência, denotada por .W
  28. 28. PotênciaPotência = taxa de transferência de energia portrabalho- força x velocidadeO trabalho total pode ser calculado porNOTA: Um ponto sobre o símbolo indica taxatemporalSI: J/s = watt (W)Sist. Inglês: ft·lbf/s, BTU/h e hp (horsepower)
  29. 29. Aula 6Calor
  30. 30. Transferência de energia por calor►Calor é a forma de energia que é transferidapor virtude de uma diferença de temperaturaentre o sistema e suas vizinhanças. (ou doissistemas).►A energia líquida transferida por calor ocorrerapenas na direção da temperatura decrescente.Contâiner de gás sobrechapa quente: energiadiminui mas nenhum trabalhoé realizado
  31. 31. Background histórico do calorTeoria cinética:Trata as moléculescomo bolas emmovimento e quepossuem energiacinéticaCalor: A energiaassociada com omovimento aleatóriode átomos emoléculas.No início do séc XIX, o calor era pensadocomo um fluido invisível chamado de calóricoque fluía de corpos quentes para corpos frios.
  32. 32. Resfriando uma xícara de caféP: + veloz? 2cenários1. Misturar açúcarenquanto o café estáquente e aguardaraté que a bebidaresfrie o suficientepara beber.2. Aguarde 10 min,misture açúcar eentão aguarde maisaté que estejatotalmente frio.Resp: Cenário 1 – taxade transf de calor émaior porque ΔT é maior.
  33. 33. Transferência de energia por calor►O símbolo Q denota uma quantidade de energiatransferida através de uma fronteira do sistema portransferência de calor.►Unidades: kJ (SI) ou BTU (S. Inglês)►Transferência de calor para o sistema é tomadacomo positiva e transferência de calor para fora dosistema é tomada como negativa (convenção de sinaloposta à do trabalho):►Q > 0: transf. de calor ao sistema.►Q < 0: transf. de calor do sistema para a viz.Mesma convenção de sinal é usada para a taxa detransferência de energia por calor, denotada por .Q
  34. 34. Processo adiabático►Se um sistema sofre um processo envolvendonenhuma transf. de calor com as vizinhanças, oprocesso é dito adiabático.►Adiabatos [grego] = a não ser passado
  35. 35. Calor vs. Trabalho Ambos são identificados nas fronteiras de umsistema quando eles cruzam as fronteiras dosistema. Sistemas possuem energia, mas não calor outrabalho. Ambos são associados a um processo, não aum estado. Ao contrário das propriedades, calor outrabalho não configuram um estado.
  36. 36. Calor vs. Trabalho Ambos são funções de estado (i.e., suasmagnitudes dependem tanto do caminhopercorrido durante um processo quanto dosestados finais). Ambas são quantidades direcionais: possuemmagnitude e direção.
  37. 37. Calor vs. TrabalhoPropriedades são funçõespuntuais; mas calor e trabalhosão funções de caminho (suasmagnitudes dependem docaminho percorrido).Propriedades sãofunçõespuntuais/possuemdiferenciais exatas (d ).Funções de Caminho(calor e trabalho) têmdiferenciais inexatas ()
  38. 38. Fórmulas de taxa de transf. de calorFórmulas úteis para calcular a transf. deenergia por calor são:se a taxa de transf. de calor forconhecida.A= área da fronteira ondeo calor é observadose o fluxo de calor q for conhecido.
  39. 39. Modos de transferência de calor►Para qualquer aplicação particular, transf.de energia por calor pode ocorrer por um oumais de 3 modos:►Condução►Radiação►Convecção
  40. 40. ►Condução é a transferência deenergia de partículas maisenergéticas de uma substância parapartículas adjacentes menosenergéticas devido a interaçõesentre elas.►A taxa de transferência de energiapor condução é quantificada pela Leide Fourier.Aplicação da Lei de Fourier a umaparede plana em estado estacionárioé mostrada ao lado.Condução
  41. 41. onde►k é uma constante de proporcionalidade, umapropriedade do material chamada de condutividadetérmica.►O sinal de menos é uma consequência datransferência de energia na direção da temperaturadecrescente.Condução: Lei de Fourier►De acordo com a Lei de Fourier, a taxa detransf. de calor através de qualquer plano nornal àdireção x, , é porporcional à área da parede, A, eo gradiente de temperatura na direação x, dT/dx,xQdxdTQx Ak
  42. 42. Condução LTTQx12Ak►A temperatura varia linearmentecom x, e assim)0(12 LTTdxdT►Aplicando a Lei de Fourier:nós obtemos a taxa de transf.de calor comodxdTQx Ak
  43. 43. Radiação Térmica►Radiação térmica é a energiatransportada por ondas eletromagnéticas(ou fótons). Diferente da condução, radiaçãotérmica não requer um meio de propagaçãoe pode ocorrer no vácuo (i.e., através doespaço).►A taxa de transf. de energia por radiaçãoé quantificada por expressões da Lei deStefan-Boltzmann.
  44. 44. ►Energia líquida é transferida na direção da seta equantificada poronde►A é a área da superfície menor,►e é uma propriedade da superfície chamada deemissividade,►s é a constante de Stefan-Boltzmann = 5.7 x 10-8 W/m2·K4Radiação: Lei de Stefan-BoltzmannTroca de radiação líquidaentre a supefície atemperatura Tb e umasuperfície maior a Ts (< Tb)]A[ 4s4be TTQ  es
  45. 45. Convecção►Convecção é a transferência de energiaentre uma superfície sólida e um fluidoadjacente (gás ou líquido) pelos efeitoscombinados de condução e fluxo da massainterna do gás ou líquido.►A taxa de transferência de energiatransfer por convecção é quantificada pelaLei de resfriamento de Newton.►Duas categorias: convecção forçada elivre
  46. 46. ►energia é transferida para fora da superfície equantificada poronde►A é a área da superfície do transistor e►h é um parâmetro empírico chamado coeficientede transferência de calor por convecçãotransf. de energiapor convecção deum transístor parao ar passandosobre ele]hA[ fbc TTQ Convecção: Lei de resfriamento de Newton
  47. 47. Balanço de energia em sistema fechado►Energia é uma propriedade extensiva queinclui as energias cinética e potencialgravitacional da engenharia mecânica.►Para sistemas fechados, energia é transferidapara dentro e para fora das fronteiras do sistemapor apenas duas formas: por trabalho e porcalor.
  48. 48. Balanço de energia em sistema fechado►energia é conservada. Esta é a primeira leida termodinâmica (princípio de conservaçãoda energia)►1a lei da termodinâmica: energia não podeser criada nem destruída durante umprocesso; ela pode apenas mudar de forma.
  49. 49. ►O conceito de energia introduzido é resumidoda seguinte forma:variação na qtdde energia contidaem um sistemadurante algumintervalo de tempoqtd líquida de energiatransferida parao sistema pela fronteirapor transf. de calorno intervalo de tempoqtd líquida de energiatransferida para foradas fronteiras do sist.por trabalho duranteo intervalo de tempo►Usando símbolos previamente definidos, issopode ser expresso como: E2 – E1 = Q – W►Alternativamente, DKE + DPE + DU = Q – WCuidado com os sinais! Um sinal de menosaparece antes de W porque a transferência deenergia por trabalho do sistema para as vizinhançasé considerado positivo.Balanço de energia em sistema fechado
  50. 50. ►A taxa expressa em palavras é:taxa de var. temp.da energiacontida nosistemano tempo ttaxa líquida deenergia sendoabsorvida portransf. de calorno tempo ttaxa líquida deenergia sendoemitidapor trabalhono tempo t►A taxa temporal de balanço do sistema fechado éWQdtdE  Forma alternativa de balanço de energia►O balanço de energia pode ser escrito na formadiferencial:
  51. 51. Análise e Cálculos:Exemplo: Usando o balanço de energiaChip de silício em estado estacionárioeAssim ==► =80°C
  52. 52. Análise de ciclos termodinâmicos►Um ciclo termodinâmico é uma sequência deprocessos que inicia e termina no mesmo estado(todas as propriedades têm o mesmo valor).►Exemplos de ciclos termodinâmicos incluem►Ciclos de energia que desenvolvem umatransferência líquida de energia por trabalho naforma de eletricidade usando um input deenergia por transf. de calor vinda do calor degases provenientes de reações de combustão.
  53. 53. Análise de ciclos termodinâmicos►Ciclos de refrigeração que fornecemresfriamento para um espaço usando um inputde energia por trabalho na forma de eletricidade.►Ciclos de aquecimento que fornecemaquecimento a uma habitação usando um inputde energia por trabalho na forma de eletricidade.55
  54. 54. ►A transferência de energia por calor etrabalho mostrados na figura sãopositivos na direção da seta. Essaconvenção é usada para análise deciclos termodinâmicos.Ciclos de energia56Sistema sofrendo um ciclo de energia ►Wciclo é a energia líquida transferida por trabalho vinda dosistema por ciclo de operação – na forma de eletricidade,tipicamente.►Qin é a transferência de energia calorífica ao sistema por ciclodo corpo quente – retirado de gases quentes proveninentes decombustão ou radiação solar.►Qout é a transferência de energia calorífica do sistema porciclo ao corpo frio – descarregado para a atmosfera circundante ouum lago/rio, por exemplo.
  55. 55. Aplicações: Plantas de Energia a Vapor►Em plantas movidas acombustível fóssil, a energiarequirida para vaporização origina-se na queima de combustível.
  56. 56. Ciclo de energia58►Ligando o balanço de energia no sistema a cadaciclo de operação,DEciclo = Qciclo – Wciclo►Desde que o sistema retorna a seu estado inicialapós cada ciclo, não existe variação líquida na suaenergia: DEciclo = 0, e o balanço de energia reduz aWciclo = Qin – Qout►Em palavras, a transferência de energia líquidapor trabalho do sistema é igual à transferência deenergia térmica líquida ao sistema, por cada ciclode operação.
  57. 57. Eficiência na Conversão de EnergiaEficiência é um dos termos mais frequentementeusados em termodinâmica, e indica o quão bem umprocesso de conversão/transferência de energia érealizado.59A definição de performancenão está limitada apenas àtermodinâmica 
  58. 58. Ciclos de energiaincycleQW►A performance de um sistema sob um ciclo deenergia é avaliado em uma base energética emtermos de quanta energia adicionada por calor, Qin, éconvertida a trabalho líquido, Wciclo. Isso érepresentado pela razão(ciclo de energia)chamada de eficiência térmica.►Uma forma alternativa éinoutinoutin1QQQQQ (ciclo de energia)
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