Termodinâmica (parte 2)

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Termodinâmica (parte 2)

  1. 1. TERMODINÂMICA(PARTE 2) Mecânica dos Fluidos e Termodinâmica Aulas: 19,20,21 e 22 Prof. Msc. Charles Guidotti 07/2014
  2. 2. 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?
  3. 3. 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).
  4. 4. 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.
  5. 5. 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.
  6. 6. Dilatação Linear A dilatação linear leva em consideração apenas uma dimensão do sólido. Δ‫ܮ=ܮ‬0ߙΔܶ
  7. 7. 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.
  8. 8. 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
  9. 9. 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.
  10. 10. 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
  11. 11. Um corpo ao receber ou ceder energia, pode sofrer sois efeitos diferentes: variação de temperatura ou mudança de fase. Mudança de Fase
  12. 12. Calor Latente (calor de transformação): É a quantidade de energia por unidade de massa necessária para mudar o estado de um material.
  13. 13. 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: (𝑐 𝑔𝑒𝑙𝑜= 2220 𝐽 𝐾𝑔 . 𝐾 ), 𝐿 = 333 𝐾 𝐽 𝑘𝑔 , (𝑐𝑙𝑖𝑞= 4190 𝐽 𝐾𝑔 . 𝐾 )
  14. 14. Calor e Trabalho
  15. 15. Calor e Trabalho (pg. 198)
  16. 16. 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.
  17. 17. 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.
  18. 18. 1ª Lei da Termodinâmica
  19. 19. 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?
  20. 20. 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 uma fonte e convertê-lo integralmente em trabalho.
  21. 21. Conversão de calor em trabalho: Máquina Térmica (Carnot)
  22. 22. 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?

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