revtermodinamica

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Máquinas térmicas I
Engenharia Mecânica
Prof.: Eng. Msc. Alan C. Pousa
alan.pousa@prof.una.br
Revisão termodinâmica
• Fases de uma substância pura
– Água pura a 0,1 MPa
• Calor
– Energia transferida de um corpo para outro devido
a diferença de temperatura.
• Calor específico
– Energia necessária para elevar a 1 °C (ou K) uma
substancia pura qualquer de 1 kg
• Calor sensível calor necessário para elevar
a temperatura. É válido na zona de líquido
comprimido e vapor superaquecido
• Calor latente é o calor necessário para que
o fluido ganhe ou reduza energia durante o
processo de vaporização/liquidificação
(saturação) ou solidificação.
Onde CL é o valor latente devaporização ou solidificação
• Propriedades importantes
– Energia interna (U ou u) relacionada a energia
molecular perdida ou ganha devido ao aumento
ou redução da temperatura
– Entalpia (H ou h) ocorre quando existe
movimento do fluido com presença de pressão
h = u +pv
– Entropia (S ou s) sua variação esta associada a
irreversibilidades existentes nos processos
causado pelo fator externo e pelo atrito (at) do
fluido.
– O 2º termo sempre será positivo, já o 1º termo
pode ser negativo ou positivo.
• Gás ideal (fator de compressibilidade Z = 1)
– Para massas específicas muito baixas, a distância
entre moléculas é muito grande tornando as
partículas independentes.
– Sob tais condições, estes gases comportam-se de
acordo com as equações:
– Pode também ser escrita como:
ou Onde
M
m
n 
n
V
v 
ou Onde M
RR  Sendo R uma constante diferente
para cada gás
• 1ª Lei da termodinâmica
– Enunciado: conservação da energia
• inclui os efeitos de transferência de calor, trabalho e a
variação de energia interna
– Sistema fechado (caso: Ciclo)
– Sistema fechado (caso: Processo)
 Q W     Q Q W WA B A B    2
1
1
2
1
2
2
1
   Q Q W WA C A C    2
1
1
2
1
2
2
1
 Q W dE  dE = dU + d(EC) + d(EP)
)EP(d)EC(ddUWQ 
td
Ed
WQ  No tempo:
– Sistema aberto (atravessando um VC)
• Quando e o processo esta em
regime permanente, logo a equação reduz a:
entra
s
sai
s
C.V.Sist gzvhmgzvhm
dt
dE
WQ
td
Ed



 


    22
22
d m
dt
v c.  0
d E
dt
v c.  0
entra
s
sai
s gz
vhmgzvhmWQ 


 


    22
22
• 2ª Lei da termodinâmica
– Enunciado: a 1ª lei não é suficiente para explicar
os fenômenos básicos da termodinâmica
– Não indica qual a quantidade de calor que uma
máquina térmica pode ser transformada em
trabalho
– Planck-Kelvin
– Clausius
• Ciclo de Carnot
– Processos reversíveis onde as temperaturas dos
reservatórios de baixa e alta diferenciam-se
infinitesalmente do fluido de trabalho
Reservatório
de baixa
temperatura
4 processos básicos: 23 exp.
isotérmica; 34 exp. adiabática;
41 cond. isotérmica e 12
comp. adiabática
Reservatório
de alta
temperatura