Ternodinamica homologado e completo

UNIVERSIDADE ZAMBEZE
FACULDADE DE CIENCIAS E TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO ENGENHARIA DE PROCESSOS INDUSTRIAS
FISICA I
TERMODINÂMICA 
Estudantes:									Docente:
BARROS, Fidel C. Constâncio						Dr. Sandro Pais 
CHALE, Liloy Loudovico
DIMBA, Cármen Arminda 
ESSENGA JÚNIOR, Tomás João
GAVICHO, Uarrota Luís 
MUTOLO, Regino Ângelo
NUNES, Gilson Durão
PEDRO, Santos Domingos 
PUZUMADO, Hermenegildo António 
VIERA, Higor Tomás 
Beira, Aos 12/07/2021
1.1. Objectivos do Trabalho
1.1.1. Objectivo Geral
· Compreender os fundamentos básicos da termologia, para que haja uma noção construtiva da termodinâmica. 
1.1.2. Objectivos Específicos
· Conceituar a termodinâmica e enunciar as leis da termodinâmica;
· Salientar os principais tópicos das leis da termodinâmica e facultar os principais tópicos da termodinâmica;
· Identificar os tipos de transmissão de calor existentes;
· Dar a perceber algumas resoluções de exercícios da termodinâmica, cada exercício com seu tema relacionado.
Índice
2. Introdução	5
3.Termodinâmica	6
3.1. Temperatura	6
3.2.Escalas Termométricas	6
3.2.1 Conversão das escalas termométricas	7
3.3. Dilatação Térmica	8
3.3.1. Dilatação Térmica dos Sólidos	9
Exercícios	10
Exercícios	11
Exercícios	13
3.3.2. Dilatação Térmica dos Líquidos	15
4.Calor	15
4.1. Tipos de calor	16
4.1.1. Calor sensível	16
4.1.2. Calor específico (c)	16
4.1.3. Capacidade térmica (C)	17
4.1.4. Calor latente	17
Exercícios	17
4.2. Trocas de calor	18
5. Termodinâmica	18
5.1. Temperatura e a Lei Zero da Termodinâmica	19
5.1.1. Energia interna e Trabalho	19
Exercício	20
5.2. Primeira lei da termodinâmica	21
Exercício	22
5.2.1. Transformação isotérmica.	24
5.2.2. Transformação isobárica.	25
5.2.3. Transformação isovolumétrica ou isocórica.	26
5.3. Segunda lei da termodinâmica	26
Exercício	28
5.3.1. Rendimento	29
Exercício	30
5.3.2. Ciclo de Carnot	30
Exercício	31
5.3.3. Entropia	32
Exercício	32
5.3.4. Processos irreversíveis	33
5.3.5. Conceitos básicos da termodinâmica	33
5.3.5.1. Sistema	33
5.3.5.2. Vizinhança.	33
5.3.5.3. Universo	33
5.3.5.3.1. Sistema isolado	34
5.3.5.3.2. Sistema fechado	34
5.3.5.3.3. Sistema aberto: troca tanto energia quanto matéria com a vizinhança.	34
6. Conclusão	35
7. Referências bibliográficas	36
7.1. Referências das Figuras	37
2. Introdução
A termodinâmica é o estudo das mudanças nas condições (estado) das substâncias puras ou de misturas a partir de alterações em sua temperatura, pressão e estado de agregação. Ela estabelece, também, os princípios fundamentais para a compreensão dos processos pelos quais as misturas podem ser separadas ou reagir entre si para a geração de calor e trabalho. Dessa forma, tornam-se possíveis a análise e projectos de sistemas geradores de potência, reactores químicos, equipamentos com equilíbrio de fase, bem como seu aperfeiçoamento visando o aumento de sua eficiência.
Umas das ideias da termodinâmica é a relação calor e trabalho mecânico, a partir dessa relação foi possível que construíssemos máquinas térmicas cada vez mas eficientes e úteis. Pois a partir da observação de alguns fenómenos físicos-químicos foram elaboradas leis básicas, conhecidas como a Lei “Zero”, a Primeira, a Segunda e a Terceira Leis da Termodinâmica. Os problemas que a termodinâmica se propõe a resolver normalmente envolvem a determinação do valor do calor e/ou trabalho (formas de energia) necessários ou liberados num processo ou então as mudanças de estado de uma substância ou mistura provocadas pela transferência de calor ou pela realização de trabalho. Os cálculos termodinâmicos, contudo, não permitem a determinação da dinâmica dos processos, ou seja, a determinação de quão rápidos se estabelecem os estados finais de equilíbrio, sendo que esse assunto é o objecto de estudo da cinética e dos fenómenos de transporte.
3.Termodinâmica
Termodinâmica é parte da termologia (física) que estuda os fenómenos relacionados com trabalho, energia, calor e entropia, eles que governam os processos de conversão de energia. Apesar de se ter uma ideia do que seria energia, é muito difícil elaborar uma definição precisa para ela. Na verdade a física aceita energia como conceito primitivo, sem definição, ou seja, apenas caracterizando-a.
Para o estudo da termodinâmica, é necessário termos alguns ou conceitos da “Termologia”. Termologia é o ramo da física que estuda a medida da temperatura, do calor e a transformação do calor em trabalho mecânico. É importante conceptualizar os seguintes termos:
3.1. Temperatura 
É o estado de aquecimento ou arrefecimento de um corpo. De outro modo, pode-se definir como sendo uma propriedade termométrica que está relacionada com o grau de agitação das moléculas de um corpo. Dizemos que, quanto maior for o grau de agitação das moléculas de um corpo, maior será sua temperatura. Para essa medição utiliza-se um instrumento denominado termómetro.
3.2.Escalas Termométricas
Serão abordadas as três principais escalas usadas na maior parte do mundo que são, a escala Celsius desenvolvida pelo físico sueco Anders Celsius (1701- 1744). A segunda escala é utilizada pelo Estados Unidos é a escala Fahrenheit desenvolvida por Daniel G. Fahrenheit (1685-1736). A terceira é a escala absoluta Kelvin desenvolvida por William Thomson (1824-1907), mais conhecido por Lord Kelvin, ela é utilizada pelo Sistema Internacional de Unidades. É importante dizer que a escala Kelvin não utiliza em seu símbolo o grau (o).
· A Escala Celsius
A água é o elemento mais importante para a vida na terra. A escala Celsius possui o ponto zero na temperatura que a água congela e 100 na temperatura que a água ferve. As medidas então são feitas em graus Celsius (°C).
· A Escala Fahrenheit
Daniel Gabriel Fahrenheit escolheu como ponto zero, a temperatura de congelamento de uma mistura de água e sal e o ponto máximo (96) a temperatura de um homem sadio. Desta forma o congelamento da água pura ocorre em 32° Fahrenheit (F) e a ebulição em 212°F.
· A Escala Kelvin
William Thomson (conhecido como Lord Kelvin) estudando o comportamento dos gases, descobriu a menor temperatura que um corpo poderia atingir, que seria equivalente á 273°C. A partir daí determinou o ponto zero de sua escala. Criou assim o que chamamos de escala absoluta, pois utiliza um fenómeno universal como referência. Nela a água congela em 273 Kelvin (K) e ferve á 373 K repare que não utilizamos graus, pois esta é a escala absoluta e não uma comparação entre fenómenos como as outras escalas.
	Escala termométrica 
	Ponto de fusão 
	Ponto de ebulição 
	Celsius (oc)
	0oc
	100oc
	Fahrenheit (oF)
	32oF
	212oF
	Kelvin (K)
	273K
	373K
3.2.1 Conversão das escalas termométricas 
Celsius para Kelvin, Kelvin para Celsius
A diferença entre as escalas Celsius (C) e Kelvin (K) é simplesmente o ponto 0. Assim para fazermos a conversão basta somar 273:
K=°C +273			e		°C=K - 273
Exemplo: 
Converta 37°C para a escala Kelvin.
 (
36
)
K=C+273
C=37°C
K=37+273
K = 310K
Exemplo: Converta 250K para Celsius.
K=C+273 
250=C+ 273
-C= 273-250
-C = 23ºCC = -23ºC
Celsius para Fahrenheit, Fahrenheit para Celsius
			
3.3. Dilatação Térmica 
É o aumento dos corpos, que se verifica quando estes são submetidos á altas temperaturas. Todos os corpos quando são aquecidos aumentam as suas distâncias interatómicas, devido ao aumento da agitação térmica. Essa dilatação ocorre sempre nas três dimensões mas, para simplificar, consideramos apenas as mais relevantes. Para um estudo mais detalhado importa realçar que essa dilatação divide-se em três tipos a destacar, dilatação linear, dilatação superficial e dilatação volumétrica. De uma ou de outra forma podemos definir a dilatação térmica como sendo a variação que ocorre nas dimensões de um corpo quando submetido a uma variação de temperatura.
De um modo geral, os corpos, sejam eles sólidos, líquidos ou gasosos, aumentam suas dimensões quando aumentam sua temperatura.
3.3.1. Dilatação Térmica dos Sólidos
Um aumento de temperatura faz com que aumente a vibração e o distanciamento entre os átomos que constituem um corpo sólido.