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FÍSICA TEÓRICA II Aula 7 – Leis da Termodinâmica Tema da Apresentação LEIS DA TERMODINÂMICA – AULA 7 FÍSICA TEÓRICA II Conteúdo Programático desta Aula Energia Total de um Sistema Objeto de Estudo da Termodinâmica Primeira Lei da Termodinâmica Aplicação da Termodinâmica a um Sistema de Gases Ideais Transformação Adiabática Transformação Isobárica Transformação Isocórica Transformação Isotérmica Segunda Lei da Termodinâmica Tema da Apresentação LEIS DA TERMODINÂMICA – AULA 7 FÍSICA TEÓRICA II Energia Total de um Sistema Energia Total de um Sistema = Eng. Externa + Eng. Interna Energia Externa = é a energia contida no sistema e que está associada a relação do sistema com o meio que o cerca. Ex.: Energia cinética, energia potencial. Energia Interna = está associada a características intrínsecas do sistema. Considerando-se como sistema um gás monoatômico perfeito, tem-se que a energia interna é representada pela energia cinética das moléculas, a sua configuração, as vibrações moleculares, movimentações intra atômicas etc. Tema da Apresentação LEIS DA TERMODINÂMICA – AULA 7 FÍSICA TEÓRICA II Energia Total de um Sistema Nos Gases Monoatômicos Perfeitos = Energia Interna (DU)= Variação da Energia Cinética Translacional. Gases Ideais Monoatômicos: A DU é sempre acompanhada de variação de temperatura. Equação de Clapeyron Tema da Apresentação LEIS DA TERMODINÂMICA – AULA 7 FÍSICA TEÓRICA II Energia Total de um Sistema Tema da Apresentação LEIS DA TERMODINÂMICA – AULA 7 FÍSICA TEÓRICA II Contexto de Estudo da Termodinâmica A termodinâmica estuda a relação entre calor e trabalho realizados e correlacionados em um sistema. Tema da Apresentação LEIS DA TERMODINÂMICA – AULA 7 FÍSICA TEÓRICA II Primeira Lei da Termodinâmica A variação da Energia Interna de um sistema é dada pela diferença entre o calor trocado com o meio exterior e o trabalho realizado no processo termodinâmico Tema da Apresentação LEIS DA TERMODINÂMICA – AULA 7 FÍSICA TEÓRICA II Exemplo: Considere dez moles de um gás monoatômico que sofre o processo indicado no gráfico a seguir. Considere R=8,31 J/mol.K. Determine: a) As temperaturas inicial e final do gás; b) A variação de energia interna do gás na sua transformação de A para B. c) O trabalho realizado nesta transformação. d) A quantidade de calor envolvida nesta transformação. Tema da Apresentação LEIS DA TERMODINÂMICA – AULA 7 FÍSICA TEÓRICA II a) As temperaturas inicial e final do gás; Tema da Apresentação LEIS DA TERMODINÂMICA – AULA 7 FÍSICA TEÓRICA II b) A variação de energia interna do gás na sua Tema da Apresentação LEIS DA TERMODINÂMICA – AULA 7 FÍSICA TEÓRICA II c) O trabalho realizado nesta transformação. O trabalho é dado pela área sob o gráfico. Tema da Apresentação LEIS DA TERMODINÂMICA – AULA 7 FÍSICA TEÓRICA II d) A quantidade de calor envolvida nesta transformação. Aplicando-se a Primeira Lei da Termodinâmica, tem-se: Tema da Apresentação LEIS DA TERMODINÂMICA – AULA 7 FÍSICA TEÓRICA II Transformação Isotérmica Na transformação isotérmica, não há variação de temperatura, mas há troca de calor. Tema da Apresentação LEIS DA TERMODINÂMICA – AULA 7 FÍSICA TEÓRICA II Transformação Isobárica Na transformação isobárica, não há variação de pressão. Tema da Apresentação LEIS DA TERMODINÂMICA – AULA 7 FÍSICA TEÓRICA II Transformação Isocórica Na transformação isocórica, não há variação de volume. Tema da Apresentação LEIS DA TERMODINÂMICA – AULA 7 FÍSICA TEÓRICA II Transformação Adiabática Na transformação adiabática, não há troca de calor com o meio exterior. Tema da Apresentação LEIS DA TERMODINÂMICA – AULA 7 FÍSICA TEÓRICA II Segunda Lei da Termodinâmica Claussius: O calor não passa espontaneamente de um corpo para outro de temperatura mais alta. Kelvin e Planck: É impossível construir uma máquina, operando em ciclos, cujo único efeito seja retirar calor de uma fonte e convertê-lo integralmente em trabalho. Tema da Apresentação LEIS DA TERMODINÂMICA – AULA 7 FÍSICA TEÓRICA II Exemplo: Considere uma caldeira fornece calor a uma turbina a taxa de 2.000kcal/s. O vapor, após passar pela turbina é resfriado no condensador, cedendo-lhe 1.000kcal/s. Considerando 1cal = 4 J, obtenha: a) A potência da máquina em kW b) O rendimento da máquina. a) Tema da Apresentação LEIS DA TERMODINÂMICA – AULA 7 FÍSICA TEÓRICA II b) O rendimento da máquina. Tema da Apresentação LEIS DA TERMODINÂMICA – AULA 7 FÍSICA TEÓRICA II Resumo da Aula Energia Total de um Sistema Objeto de Estudo da Termodinâmica Primeira Lei da Termodinâmica Aplicação da Termodinâmica a um Sistema de Gases Ideais Transformação Adiabática Transformação Isobárica Transformação Isocórica Transformação Isotérmica Segunda Lei da Termodinâmica Tema da Apresentação
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