4 0-Conceitos básicos - Quantidade de matéria e volume^J Pressão^J Temperatura

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Conceitos Básicos:
Quantidade de Matéria e Volume
Pressão
Temperatura
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus Campo Mourão
DAAEQ
Termodinâmica 1
Bogdan Demczuk Junior
2021
Quantidade de Matéria e Volume
• A massa específica (ou densidade) de um fluido é definida por:
• Onde: 
• 𝜌 = densidade (kg/m³)
• m = massa (kg)
• V = volume (m³)
• Da mesma forma, a massa associada a um volume V, é determinada 
por integração
• 𝑚 = 𝑉׬ 𝜌𝑑𝑉
• O volume específico, ෠𝑉, é definido como o inverso da massa 
específica: 
• E tem como unidades no SI o volume por unidade de massa (m³/kg) 
ou ft³/lb no sistema britânico.
𝜌 =
𝑚
𝑉
෠𝑉 =
1
𝜌
• Em alguns casos, precisamos expressar propriedades em base 
molar em vez de base mássica.
• A quantidade de uma substância em base molar é dada em 
quilomol (kmol) ou libramol (lbmol).
• O número de moles, ou quilomoles, n, de uma substância é obtido 
dividindo a massa, m (em quilogramas, kg), pela massa molecular, 
M (kg/kmol; g/gmol ou lb/lbmol).
• Os valores de M são tabelados para cada substância.
• A propriedade em base molar é expressa com uma barra inferior, 
como no caso do volume molar.
• A partir de então, temos as relações:
𝑛 =
𝑚
𝑀
𝑉
෠𝑉 =
𝑉
𝑚
𝑉 =
𝑉
𝑛
𝑉 = 𝑀෠𝑉𝑉 =
෠𝑉 ×𝑚
𝑚
𝑀
Pressão
•Força normal exercida por um fluido, por unidade de área.
•Apenas quando nos referimos a fluidos.
•Sólidos: tensão
P = F / A
Unidades: N/m², Pascal, lbf/in², psi
P abs = P man + P atm
•P man = lida com um manômetro calibrado para ler zero a partir 
da atmosfera
•Expressa em psig
•g = gage (manômetro, em inglês)
Unidades complementadas:
psia = a (absoluta)
psig = g (manométrica, g de gage)
O termo pressão manométrica é aplicado quando a pressão do 
sistema é maior que a pressão atmosférica local.
Quando a pressão atmosférica local é maior que a pressão do 
sistema, o termo utilizado é pressão de vácuo.
P abs = P atm – P vácuo
FONTE:
Fundamentals of engineering thermodynamics: SI version
Michael J. Moran, Howard N. Shapiro. -- 5th ed.
Relação entre as pressões absoluta, atmosférica, manométrica e de vácuo:
Formas mais comuns de equivalências:
1 kPa = 10³ N/m²
1 bar = 105 N/m²
1 MPa = 106 N/m²
Variação de pressão com a profundidade:
• A diferença de pressão entre dois pontos em um fluido de ρ constante é proporcional à
distância vertical Δz entre os pontos de densidade do fluido.
• Portanto, sabe-se que a P em um fluido aumenta linearmente com a profundidade.
• Para determinado fluido, a distância vertical Δz é às vezes usada como medida de P e é
chamada de altura manométrica.
• Se considerar o ponto 1 na superfície livre de um líquido aberto para a atmosfera, onde a
P é a atmosférica P atm, a pressão a uma profundidade livre da superfície torna-se:
P = P atm + ρgh
ou
P man = ρgh
P = P atm + ρgL
FONTE:
Fundamentals of engineering thermodynamics: SI version / Michael
J. Moran, Howard N. Shapiro. -- 5th ed.FONTE: 
ÇENGEL, Yunus A.; BOLES, Michael A. Termodinâmica. 5 ed. São Paulo, SP: McGraw-Hill, 2006. 740p. 
Temperatura
Muito além das percepções sensoriais
Conceito de igualdade de temperatura
Quando a temperatura de um corpo muda, suas 
propriedades também mudam.
Exemplo: 
2 blocos de cobre
bloco 1
bloco 2
em contato e 
isolados da 
vizinhança
T2 > T1
INTERAÇÃO TÉRMICA
temperatura
volume
quando as mudanças 
nas propriedades 
terminam, a interação 
térmica acaba
equilíbrio térmico T2 = T1
Propriedade física que determina se os blocos estão em equilíbrio térmico: TEMPERATURA
Se estão em equilíbrio térmico entre si, suas temperaturas serão iguais.
Lei zero da Termodinâmica
• Quando dois corpos estão em equilíbrio térmico com um terceiro, eles estão em equilíbrio 
térmico entre si.
• Se desejamos saber se dois corpos apresentam a mesma temperatura, não é necessário 
coloca-los em contato e verificar se suas propriedades mudam com o tempo. 
• Basta verificar o equilíbrio térmico com um terceiro corpo, usualmente um termômetro.
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