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Universidade Federal do Pará 
Instituto de Tecnologia
Faculdade de Engenharia Química
TERMODINÂMICA DE 
ENGENHARIA QUÍMICA II
PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
Professor: Edilson Marques Magalhães
Balanço de Energia em Sistemas Fechados
►Energia é uma propriedade extensiva que
inclui a energia cinética e potencial
gravitacional.
►Para sistemas fechados, a energia é
transferida para dentro e fora, através da
fronteira do sistema por apenas dois meios:
trabalho e calor.
►A energia é conservada. Esta é a primeira 
lei da termodinâmica.
►Agora, consideramos vários aspectos do balanço
energético, incluindo o que se entende por variação
de energia e transferência de energia.
►O balanço de energia para um sistema fechado é
dado por:
Quantidade líquida de 
energia transferida para 
dentro e fora das 
fronteiras do sistema por 
calor e trabalho durante 
um intervalo de tempo
A variação na 
quantidade de 
energia contida em 
um sistema fechado 
durante algum 
intervalo de tempo
Balanço de Energia em Sistemas Fechados
Variação na Energia de um Sistema
Na termodinâmica de engenharia, a
variação na energia de um sistema é
composta por três contribuições:
►Energia cinética
►Energia potencial gravitacional
►Energia interna
Variação de Energia Cinética
►A mudança na energia cinética está associada ao
movimento do sistema como um todo em relação a
uma estrutura de coordenadas externa, como a
superfície da Terra.
►Para um sistema de massa m a variação da energia
cinética de um estado 1 para um estado 2 é:
DEc = Ec2 – Ec1 =  2
1
2
2 VV
2
1
m
Em que
►V1 e V2 são as velocidades inicial e final. 
►A variação na energia potencial gravitacional está
associada à posição do sistema no campo
gravitacional da Terra.
►Para um sistema de massa m a variação de energia
potencial de um estado 1 para um estado 2 é:
DEp = Ep2 – Ep1 = mg(z2 – z1) 
Em que
►z1 e z2 são as elevações inicial e final em relação à
superfície da Terra, respectivamente.
►g é a aceleração da gravidade.
Variação de Energia Potencial Gravitacional
Variação de Energia Interna
►A mudança na energia interna está associada à
composição do sistema, incluindo sua composição
química.
►Não existe uma expressão simples comparável às
equações para avaliar a mudança de energia interna
para uma ampla gama de aplicações. Na maioria dos
casos a variação de energia interna será calculada
usando dados de tabelas nos apêndices do livros.
►Assim como as energia cinética e potencial, a energia
interna é uma propriedade extensiva.
►A energia interna é representada por U.
►Em resumo, a variação na energia de um
sistema do estado 1 para o estado 2 é
E2 – E1 = (U2 – U1) + (Ec2 – Ec1) + (Ep2 – Ep1)
DE = DU + DEc + DEp
►Como um valor arbitrário E1 pode ser atribuído à
energia de um sistema em um determinado estado 1,
nenhuma significância específica pode ser atribuída
ao valor da energia no estado 1 ou em qualquer outro
estado. Somente mudanças na energia de um
sistema entre estados têm significado.
Variação na Energia de um Sistema
Variação na Energia de um Sistema
Transferência de Energia por Trabalho
►A energia pode ser transferida de e para
sistemas fechados por apenas dois meios:
►Trabalho
►Calor
►Os conceitos de trabalho estudado em
mecânica são retidos no estudo da
termodinâmica. No entanto, a termodinâmica
lida com fenômenos não incluídos no escopo
da mecânica, e isso requer uma interpretação
mais ampla do trabalho.
►Quando uma mola é comprimida, a
energia é transferida para a mola pelo
trabalho.
►Quando um gás em um recipiente
fechado é agitado, a energia é transferida
para o gás pelo trabalho.
►Quando uma bateria é carregada
eletricamente, a energia é transferida
para o conteúdo da bateria pelo trabalho.
Exemplos de Trabalho
►Os dois primeiros exemplos de trabalho são
abrangidos pela mecânica. O terceiro exemplo é
um exemplo da interpretação mais ampla do
trabalho encontrado na termodinâmica.
►O símbolo W indica uma quantidade de energia
transferida através das fronteiras de um sistema pelo
trabalho.
►Como a termodinâmica da engenharia costuma se
preocupar com motores de combustão interna,
turbinas e geradores elétricos cujo objetivo é fazer o
trabalho, é conveniente considerar o trabalho
realizado por um sistema como positivo.
►W > 0: trabalho realizado pelo sistema nas vizinhanças
►W 0: calor transferido das vizinhanças para o sistema
►Qsempre uma combinação (U + PV).
Assim considerou-se conveniente definir uma
nova propriedade termodinâmica chamada
“ENTALPIA”, representada pela letra H,
Outras Formas de Energia
H = U + P V
►Entropia (S) 
Esta propriedade termodinâmica representa,
segundo alguns autores, uma medida da desordem
molecular da substância ou, segundo outros, a
medida da probabilidade de ocorrência de um dado
estado da substância. Matematicamente a definição
de entropia é:
Outras Formas de Energia
Re v
δQ
S
T
 
  
 
Equação de estado de uma substância pura é uma
relação matemática que correlaciona pressão
temperatura e volume específico para um sistema
em equilíbrio termodinâmico. De uma maneira geral
podemos expressar de forma genérica essa relação
na forma:
Equação de Estado
f (P,V,T) 0
REFERÊNCIAS
• SMITH, J. M.; VAN NESS, H. C., ABBOTT, M.M. Introdução à 
Termodinâmica da Engenharia Química . 7a Ed., LTC, 2007. 
• SONNTAG, R. E.; BORGNAKKE, C.; VAN WYLEN, J. 
Fundamentos da Termodinâmica. LTC, 7a Ed., 2009.
• KORETSKY, M. D. Termodinâmica para Engenharia Química. 
Ed. LTC 2007.sempre uma combinação (U + PV).
Assim considerou-se conveniente definir uma
nova propriedade termodinâmica chamada
“ENTALPIA”, representada pela letra H,
Outras Formas de Energia
H = U + P V
►Entropia (S) 
Esta propriedade termodinâmica representa,
segundo alguns autores, uma medida da desordem
molecular da substância ou, segundo outros, a
medida da probabilidade de ocorrência de um dado
estado da substância. Matematicamente a definição
de entropia é:
Outras Formas de Energia
Re v
δQ
S
T
 
  
 
Equação de estado de uma substância pura é uma
relação matemática que correlaciona pressão
temperatura e volume específico para um sistema
em equilíbrio termodinâmico. De uma maneira geral
podemos expressar de forma genérica essa relação
na forma:
Equação de Estado
f (P,V,T) 0
REFERÊNCIAS
• SMITH, J. M.; VAN NESS, H. C., ABBOTT, M.M. Introdução à 
Termodinâmica da Engenharia Química . 7a Ed., LTC, 2007. 
• SONNTAG, R. E.; BORGNAKKE, C.; VAN WYLEN, J. 
Fundamentos da Termodinâmica. LTC, 7a Ed., 2009.
• KORETSKY, M. D. Termodinâmica para Engenharia Química. 
Ed. LTC 2007.

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