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Termodinâmica 1º Lei (Martin)

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-
- TERMODINÂMICA
A PRIM EIRA LEI DA TERM OD INÁM ICAPr c e s so s l so r ' " r A s e a d, a bà t lc o s 
t n l ro p ia e de so rde m
pr o c e ss o s f e ' " s iv e i s 
c o m í a u m i l pr e s s ão c o n s ta n te A TERCEIRA LEI DA TEnm o o l N i\m lc a
t r a ba lho M x , m o 
FUNÇLES DA ENERGIA u v RE E A p U CA çMES
l r a n s fo rm a \ k p s a v o lu m e co n s ta n te 
1. ' " ì lh . . " ] " o T I
Tr a n s fo r m a çu e s a p r e s são c o n s ta n te
Ga se s ld , R ' " pn m ¡ ra Bm 
. . 
í, [ w n f v , da pr e s são e 1e m pe r a tu ra da e n e rgia
Res u m o 
1
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TERM Oü u IM ICA Sl t mas a lJe r t k s
Ca lo r de fo r m 1ç6a Pr ' "e '" m l qu lm ,c o
A 1e : de He s s e o c a lo r de c n m b . . M n 
Fqu a qão de CLn " . . 5 = la peyro n
E T' ' " ,br i o e o 1 u m M s te m a tw t p l . qën eo
Ca o re s de ' " a çii o a Da n rr da s e n e rg ia s de 4 : 11n c5k A r . . Da de s e c o e hc , e n te s de a t i v ida deAp lc a çMe s r r l , [ l k n a l R da te , m k q . ' " ' " a 
> N 1ÇLIj de G, h t : C He lm ho ltzA SEGUN DA LEI DA TEn M o o i n Ãm i c A En p g ia I. ' " pa drão e a co n s ta m e de e qu l , h r l aA e f n ên c , a [Je u m a m a qu ' " a t é r m ic a A . t 1l , a q o de v a n t Ho l f
En u o p l a 
RESUM O
Envos DO A o c o n c l u i r e s t e c a p i t u lo o g e n h e i r o x i n [e r e Es a d o s n a e fi c iên c i a d e m áq u i n a s a v a p o r o se s t u d a n t e d e v e r i i e s t a r a pt o a : c o n c e i t o s f o r m u l a d o s a p a r t i r d e l a s e m o s t r a r a m m u it o ú t e in C ( J r l p r e e n d e r a t e o r i u d a T e r m ü d i n i i m i c a e s e u u s o p a r a n a s c iê n ( i a s q u í m ic a s e e m d i s c i p l i n a s r e 1a c i o n a d a \ c o m o ac, cr ev e r
 mu d a n q a \ r e l ac i on a d a s . en e r gi a cm r eH ç De s ï n
.
 pr op r i ed a d e ch a ma d a de
 en e r g i a é amp l ame n t e i tpl i cDv e l .a c n m p n e rn Je r a Pn m e l a Ie i d a t e r m o ,-l in ii m i c a e s e u u s o u e s de . De t e r m i n a ç o d o r e s u l t a d o d e p r o c e s s o s q u í m i c o s s
n C n m p r ° c n d e r a t er c i r a ïe i Uu t e r n 7n d l n ii m ic a e s e u l I s o c lu la s b io l Dg i c a s
a C n m p r c e n d e r a w g u n d n e i t l a t e r m ° d l n Dm i= l e s c u u s o p ie R a l é a d e s c r iç ii o d n c o m p n n a m e n t o h a s t a n t e c o m p l e x o d e
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a s s u n t o s Uc r e le v ñn c i n fb r m u c é u t i c n
d i n ì n n u a e m a p l ic a çDc x d e r e ]e v n ( i a ï u m l a = u t [c n 
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s e s t r ês p r i n c íp i o s , e o s r e s u l t a d o s e s t il o e m a c o r d o De m o d o
Co n s i s te n t e CO m a s o h s e r v a q iì e s Co n s e q ü e n t e m e n t e A s l e is d a
k r mmh n ñ mc a h ó c o m a s r el açöe quanMahvn ó i nt er Tc r m ü Lh n Ä c a da s q u a i s t a h e q u a çõ e s s o o h Dd m . m a c e i
c o n v e r q ii n LI H d i v e r s a s >n r m a s de ener t r 1 i n c i n i n d n H e n e r g i a t a s c o m o v á l id a q pa r a s i s t e m a s e n v o l v e n d o u m w a n d e n ú m e r o
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m l l c n h H l i t in n r i g i n \ ] m e n t c d e s e n v n l v i Lta pn r : :s ic o s e e n É ú t i l N e s t e po n t o Di s t i n g u i r o s a t r ibu t o x d o s t r ê s t i po s d e
s i s re ïn a s f r e q ü e n t e m e n t e u s a d o s pa r a d e s c r e v e r pmpr i edades
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74 PA T R I C« J S I N K O
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n o m in a da s de l r on te i)a s Tr a ba s e n do t r ò n s te r ida
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c o n 1r a a 1, 11 9 : 1 , l > l l l L q ìi n e n t ii , : t o d o 0 t r a b u l h o
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. I Ï [ . U . d d o
p m c x p a H ó o u c o n l p > n n i r o u w " Po r t a n m u n m v e q u c
[ ) ïw o c e s s o h c c n e cm t m w i H p r c c m u m e s t u , 1. . Dc = t \ u 1\ r b n o
m n LIn , i l l e a Pï e \ ii n c o n s t a n t e
D
¯ \ H l u m e A \ . V V ] U= l c r i n , R l iH i m i = n v l r l u u + p u t j u n 91n w r r e v e r l l J n l ' " > l l n i a l a m l
; 1Iu . ï u , b 1r1 \ l a n t a n e a m c n l e Li x v u n a ç De \ n o s i s t e m a G s t c n ' " .
P r o C e s s o s r e v e r s ív e is 
Pl t ' " ' " s u f i 1W e V e i y1 e l
c h t a C n o n l e s m o c M u l h t e r m o : h n û m c o a m , h n m m e n m e u
A p r a v a m o s i m a g m m o c a s o h r p ° Ä c o d u úg u u c n l s c u = M h n r a n e n h u m p mc e s o >c n p u n a s c r c o n
d ñ , . . . Ic
p o n t o d e e b u h q ó N o i ner i or d e u l n c M n d m c o m u m p ó n m n m c s t ma mc n t e æ v e r s íM nwi n o p t ó n e l Lk n . . . 
1'
s e m p E s o e s e m f r i c q u W g u r a 3 3a O a p a r a t o é h n e r s o u w C n m ó U m , h n m e l h m e s c x c m p
hv l d = r e w . n, $ , <. L .
e m u m b a n h o t e r m o h t a t i z a d o M a n t i d o n a m e s m a t e m pe r a t u uqul u c n v n l v iu ( ) 11o ] n u d id u J u p ° t c n . RJ
I d = u n i a . I Ub l . T
r a q u e J ág u a n o c Ä n d m p o r d e h n M o a p r e s x á n d e v a p u r q u í n ó J H " n n x u 
ó u m n r l n n h ì pm n = H n n u l c o
d a ág u a n o s e u p o n t o dc e b u h ç u é E u u ù p r e v m a u n o s r
n c a Re l ' " s e n l u d a n a F i g u r a 3 3 p o r u m c o n j u n t o d e p e s o s Tr a ba lho m áx im o
e q u i \ u l c n t e i0 p r e s s ão a t m o s t é r ic a d c I a t m A t e m p e r a r u >a 
p u n a n Æ 0 0 · C O p m e s s o n o Æn m c o o u x EW c o n d u D d n U H n h Hhu n x h z a ó po r u n 1 m e m a e n l u m 1n n e e m , , c
a t e m p e r a t u r a c o n s t a n t e Se u pr c v ó e x t e r n a f o r d M n u : t L i w n $ o n Ä 4N ñ 1 m m n m q u n n Lh r n p m e c s s o h n t e a m a , 1 : ·
Ue te l e p e l a r e m o q ii o de u m d o \ p e s o s i n f i n i t e s i m a lm e n 1e p = d u r t l m l u I v er \ nul E po x x i \ e l m o s t r a r q u e e s s a 
\ l l n n a q J "
s u e n o s r F i g u r a 3 3b l o v o l u m e d n l i st er na a u m e n l a r i e a v e r L Iu d = i r a pel " gmnt e a r gu 1n e n t o : s e u m g
i \ l d c d l c x p 111, l , 
(b) (a ) 
(C)
Fig u r a 3 3 Um pmcessn r ev e r s iv F 1 F v & pk r it ç n & c n íx
]e n \ n çJn 1l I r l il l I a n 1 a tm e m u m s is t e m a Bp r hn rl l ] b ) Si s te
m a e m e qu il bn a c o m F. . 1 a t m (h) a e x pa Hs Ai(] t i n flm te s lm d i (c ) a c o n \F] res sa D > i n
ïlm t e s lm a l
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M A RT I N F i S i c o FA R M A CIA E C IËN CIA S FA RM A t Ëu T I CA S
" " ' ' l [ l c a ï ' r t w ì t \ e x t c 1 n 1 a u m e n t a u m n L I H i n 1i ° i <L Ic ï n a 1o r Uc
TI . 1, 11. . L I v l ï l l a u a l ' v l o s i s t e m a e e s s a L I LI i n t l u n LI c , m ;1x l m a 
u m g i s e x p a n d e c m o 5 l i t r o s c o n t r a u m a p r e s s ã o e x t e r n
a c o
t l u d r n l . ' I " " \ " ì n c x [ e r ï 1a t , 1
 i nf i ni t v mal ment e ï n e n m t l u t l l l c 
t a n t e d c o 5 a t m
, 
a 2 5 c Qu a l s e r á o t r a h a 1h n f e i o p e 1n s i s t e n m
H " r " 1" . I. ' p H \ O u l u l u U LI a n L In n p r t " e m I , n r e v e t \ I \ = l 1ï 
c m r g i o s c e m j o u le s ?
l n> o " I LT" " a p r c \ \ ì t , e x t e r n a : t ) r a u m e n t a LIn t l = t u r m a c o n w - P A
v
n n u n H w ñ i c o w , 1 n n m c n k n c w u r Lh ó c u m h H h n Æ 1n 1 o 13 x m
" di nar m
. . N n U t r a h N h o n r m n H O r e a h mL k Ï1 = H u r c n l a L ILL I W 
2
, 
53 X W e r g 2 5 , 3 1
c \ l ' t r i , l , I. r n n LI1 , r e v e m \ c l s c r i : O e x e m p l o s e gu i n t e d e m o n s t r a o t i p o d e p r o b l e m a q u e p u d e
s e r r e w l v i d o p e l a a p l ic a ç ii n d a p r i m e i r a l e i d a Ter modi n i mi c a
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_ â \ > . P d V 13 8 1 
A 0 1-c x h k n e x t e r n a n a e q u a q k o 13 8 ) p o d e s e t s u b \ \ \ t u id a pe l a
pr wi i t t i le u m g Ds i d e a l / J . / 1R T ' e d e d e q u e a t e m p e r a t u r a
" n , j c P
. . 
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80 PA TR I CK J S I N KD
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82 PATRI CK J S I N KD
A p l ic a ç õ e s a d ic io n a is d a t e r m o q u ím ic a
Da d o l er moquf mi cos s o i m p o r t a m o s c m m u i t o s c á lc u l o s
q u ím i c o s C a l o r e s d e 1m s 1u r a p o d e m s e r u s a d o s p a r a de t e r n 1i
n a r s c u m a r e a q ii o c o m o p r e c l p l t a q ii o e s t á o c o r r e n d o d u r z1n t e
m 1s l l l r i \ t l , d u a s o l u çMe s s a l i n a s Se n e n h u m a r e a ç i ia o c o r r e
q u a n d o s o 1u qo e s t l i l u fd t s d o s s a i s f o r e m m i s 1u r a d a s e n t i io o
c a lo r d e r e a ç ii o é z e r o
A c o n \ t ii n c i a d o q c a l o r e s d e n e u t r a l i z a ç i1o o b t id o s d e ro r
m 1 e x pc r 1n h n t a l q u a n d o s o l u çMe s a q u o s a s d l l u íd a s U , v á r i o s
ác i d o \ f n r t e s e ba \ e s f o r t e s s ii o m i s cu r a d a s m o s t r a q u e a r e a ç ão
e n v o l \ c t pe n a s
N e n h u m a c o m b i n a çã o e n t r e o u t r a s e s p éc i e s o c o r r e e 1n
r e a çMc s c o m o
po w u e H C I N a o i l c N a c ] s ii o c o m p l e t a m e n t e i o n i z a d o s e m
:ig u a N a n e u t r a l i z a ç i/o de u m e l , [ r á l i t o fr a c o p . l u m ác i do o u
b a s e f o r t e
, 
c o n t u do a r eaqi i e n v o lv e A l ém d a n = u . r a l iz a çii o a 
n i z E o e o c H o r d a r e a ç ' " ì n ko n a l s 13 6 k c Ä m o l U n m v e z
q u e c a l o r é a b s o r v i d o n a i o n i z a ç o d e u m e l e t r á1i t o f r a c o o c a l o r
l i be r a do é i n f e r i D r iiq u e l e d a n c u t r a l i z a q iio de e s péc ie s c o f ìp l e
m e n t e io n j z a u a s A s s im o c o n h e c i m e n t o ° ° 1 Ue n e u t r a l i z a q u
n o s pe m m e d i f e r e n c i a r e n t r e e l e t r ó l i t o s f o r t e s e f r a c o s
O u t r a a p l i c a ç ii o i m po n a n t e d a l e m 10 q u í m i c a é a d , t e r
n a ç i i o d a q u a n t i d a d e d e c a l o r i a s o b t i d a s d e d iv e r s o s a l i m e n t o s
E s s e t ó p i c o é d is c u t i d o e m t e x t o s d e b i o q u ím i c a e e m l i v r o s
s o b r e a l im e n t o s e n u tr i ç o
0 d e he n v o l v 1m e n t o h i s t ó r i c o d a p r o p r i e d a d e t c r 1n o d l n m 1
c a q u e e x p l ic a a l c m ]ên c i a n a t u r a l d a o c o r r n c i a do s pm c c w o ,
a gm a c h a m a d a d e e m r o p i a r e n l u a o n g e n s n o c n u d o d u
e ñ c û n c h d a n $ q u i n a s a v a p o r d o q u a h a s e g u m e o h . w v a
ç ii , ) : l ' " l l bor . Kl J: U n i a m iq u 1n a a V a p o r p o d e e x e r c e r l r a b
l ho a pe n \ h c o m n i n a q u e d a n a t e m p e r a t u r a c u n l f l u x o , ] = c a l o r
p a r a a t e ï +\ p = r l I u r u i n f e r i o r N ìio b e po d e o b t e r t r a b a l h o a lm r n r
d o c a lo r a t e m p e r a t u r a c o n s t a n t v E s t a é l i n i a m a n e i r a d c w
f o r m u la r a : : c g u n d , \ l e i d a T e m r o d i n ii 1n i c a
A SEGUNDA LEI DA TERMODI Ní MI CA
A e f ic iên c ia de u m a m áqu in a t é r m i t a
U m a c o n s id c r a ç iio im po r 1a n l e a s e r fe i l a é a r e s pe n o d a p u s nhi
d a de da c o n v e r o d e c a l o r e m t r a b u h n N ü J W , n m o c a l w I v
t er nùcamene i n ó p o n :v e l pa r a s u c o n v e r h d o e ï n ° a b Mh o c o n n
O c a r i w r e s p o n t ân e o d v u m l ' " l =ehi ü n a t u r d l c a \ 11 n 11 1
e l > n ¢n l c t l i nKl ; e r c o n v e r t i t to c a l , 1p !e za rn e n t e e l n r r a ba fhn
ç iì e h n a c o n v c n iì o d e c a l o r c m t r a b a l h o c o n s t r l u e 1n a w g l r n 9la
ïe i L Ia T= 1 m n , l i n 5 rn ic a U m a q u e d a d c ág u a p e r m n e a r c a l 1/ 1
C , Lh ° a b H h : L h i d o à d iFe r c n w ó e n e r g i a pm , n c M e n n e
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d i f e r e n ça d e p o t e n c i a l e l é t r i c o ( 0o r ç a e le t r o m o t n z ï e m )
U n m n ü q u i n J Ä r m im c o mo u n m m áq u i n a a v a pM d c n m d u
a n ó g o p o d e & o d u z i r ° a b a l h o u \ a n d o d u i s r e s e r v a t ó l m d e
c a l o r
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e m d u a l t c m p e r a t u t a s
 
r c r c n [ e s A pe n a s u 1n a p a r t e d n c u l o r d a 1o n t e é c o m c r t i 9l a
e m t r a b a l ho
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w n d o q u e o r e s t a n t e r e t o r n a a o e s c o a d o u r o t o
q u a l e m o pe r a ( Me s p r i t i c a s r e p r e s e n t a f r e q ü e n t e m e n te A s
v i z j n ha n ç h ) J u m a t e m p e r a t u r a 1n f e r io r A f r a ç u d o c a lo r Q
q u e n a f o n t e c o n v e r t id o e m t r a b a l h o
, 
\ \ c o n h e c id a c o m o a
e l ìc i l 1c i u d a m is u in a t mi c a
N a e x p e r i ê n c i a o r d i n ár i a
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o b s e r v a s e q u e a m a i o r i a do s r e
1n e n o s n a t u r a i s o c o r r e e m u n i a d i r e ção Po r e x e m p l o v c a l o r
tl u i e s p o n t a n e a m e n t e a p e n a s d o s c o r p u b t l u e n t e s p a r a o s c
p o s f r i o s E n q u a n t o q u e d o i s c o r p n s t e n do a m e s l l l a t c + n pe
t u r a n ii . e \ ( ì l u e m p a r a t e m p e r a t u r a s d i f e r e n t e s M e s m o 9lu e a
p n m e i r a l e i da T c r m o d i n i im i c a n ii n p r o íb a e s s a p u m ib r l i d a d e
D e m o d o s i m i l a r o s g a s e s e x p a n d e m n a t u r a l m e n te d e ]1re s s Me s
a h a s p a r a p r e s s õ e s b a i x a s e a s n Ä éc u l a s d e sol un M u n d c m
d e u n i a r e g r ito d e a l t a c o n c e n t r a çk n p a r a u n i a r e g r iio d u b a i x a
' " - ' " " " - P " " " - ° " " " - h u b I H ' " U X i l 
t e s p r o c e s s o s e s p o n t ân e o s s e m a i n t e r v e n ção d e a l g u m a ro r ça
e u e r n a p a r a f a c ó a r s u a o c o r r n m E m bo r a p r o c e s w s e s w n
t iin e o n il o s e j a m t e r m o d i n a m ic a m e n t e r e v e r s Év e i s e l e s po d e m
s e r c o n d u z t d n s d e m o d o q u a s e r e v c r s ív e l p e la a t u a ç i io d e u m a
ío r çn e x [ c r n a 0 t r a ba lho m ix i m o é o b t ido c o n d u z i n d o L m p
c e s ç o e s po n tâ n e o de m a n e i r a r c \ e r s iv e l A p r e s e n «a d e w r da s
v e l o c i d a de i n lì n i t a m e n l e l e n t a c o n t u d o i m p e d e a p ass i bi l i L
: r ic c ro n a l s e a n e c e s s i d a d e t l e s e c o n d u z i r o p r o c e h s o e m u n i a
d e de r e \ e r s i b i l i d a d e c o m p le t a e m p r o c e s s o s r e a is
, \ p r i m e i r a le i d a T e r m o d i n m ic a s i m p le s m e n te n b r v u q u e
a e n e r g i a de v e s e r c o n s e r v a da u u n n d o é c o n v e r t id a de u n ia rn m l n
c m o m a E a n a d iz n a da a r c s pe h o d a p m ba bM ó de de u n i
p r o c e s s o o c o r r e r A s e g u n d a ]e i r e fe r e s e à p r o ha h i l id a d e d a o c
E fi c i Ên c i a . (3 33 )
A e h c æn c i a
, 
m e s m o d c u n i a n C u i n a Æ r n n c a h i p o ó c a
W , r a n d o s e n i M c qó N k o p o d e s e r u n h M a p o r q u e W s e i n
p r c m e n o r q u e Q n u m a c o n v e r s i i n c o n t ín u i l de c a l o r c m t m
l hn De a c o r d o c o m a s e g u n d a rc i t l a T e r m o d i n ii m i c a
h n a g i n e u m a m áq u i n a Æmù c a h i p u Ä c a op c r a n d n r e w
x i v c l m e n t l e n t l c U n i a t e m l5c r d t u 1 a s UPe r io r Tq ' ' " , e u n i a t
pc r a t u r a i n f u n a r 7
.
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E l a a b s o r v e c a l o r Qq u . . 1u ' 1c l m l K I u c
t j . r O U ra n t e e 1' " r m e io U u n i a , u b s t £i n c i a d e t r a b a l h u Co m o
o v u p o r c o n v e l l e a q u a m id a d e W e m t r a b a l ho e r e t o r n a Qt
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a c l i c iên c i a LIc t a l n 1Du u i n a o p e ] m d o d e f o n n a r c v e r s i v c l c \n
c a d a e t a p a e r e t o m a n do a o s e u e s t a d o in i c i a l (p r o c e s o c i c
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s a b i do q u e o 11u x o d e c a lm n a o pe r a qão d a m áq u m a 
gu e o g r a d ie n te de t e m pe r a t u r a Dc m o d o q u e o c a l o r a h H ' " i u n
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L o r de K e lv i n l \ s o l l o s q u o c ie n t e s e n t r e a s d u a s q u a n t id a de s LIc= I
c a la de t e m p e r a t u r a K e l v i n
c a l o r Qqu , n t , c Qf . . . . Do c ic lo d e Car not p a r a e s t a h r l e c e r a 
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