Trabalho de física - Termodinâmica

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Trabalho de física - Termodinâmica

  1. 1. A termodinâmica é uma área da física que estuda as leis que regem as relações entre as diferentes formas de energia e a transformação de um tipo de energia em outro. A termodinâmica causou importantes impactos no avanço da tecnologia e, portanto, no desenvolvimento da civilização. Trabalho de Física - Termodinâmica 1
  2. 2. 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 2
  3. 3. 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 3
  4. 4. Podemos concluir que o calor fornecido ao sistema foi transformado na variação de energia interna e na realização de trabalho. 1ª Lei da Termodinâmica 4
  5. 5. 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 5
  6. 6. 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 6
  7. 7. 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 7
  8. 8. 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 8
  9. 9. 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 9
  10. 10. 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 10
  11. 11. 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 11
  12. 12. 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 12
  13. 13. 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 13
  14. 14. 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 14
  15. 15. Gráfico do ciclo de refrigeração: O refrigerador como máquina térmica 15
  16. 16. Créditos 16 Fontes: www.educacao.uol.com.br www.portaldoprofessor.mec.gov.br www.infoescola.com www.fisicandoefisquisando.tumblr.c om www.brasilescola.com www.ne10.uol.com.br Grupo: Leonardo Cândido, Monaliza Araujo e Rafaela Silva Números: 21, 27, 29 Turma: 2001

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