02 LICOES DE FENOMENOS TERMICOS

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Lições de Fenômenos Térmicos
Prof. Eng. D.Sc. Raykleison Igor dos Reis Moraes
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Ementa do Curso
Capítulo I – Conceitos, Introduções e Definições
Capítulo II – Energia e a Primeira Lei da Termodinâmica
Capítulo III – Avaliando Propriedades
Capítulo IV – Analise de Energia para volume de controle
Capítulo V – A Segunda Lei da Termodinâmica
Capítulo VI – Utilizando Entropia
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Objetivos do Curso
 Organizar de maneira apropriada o conceito de energia para a análise de engenharia;
 Apresentar relações apropriadas e relevantes a Termodinâmica voltada para a engenharia;
 Utilizar os princípios da conservação da massa e energia nas formulações em volume de controle;
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Objetivos do Curso
 Utilizar a Segunda Lei da termodinâmica em ciclos termodinâmicos;
Desenvolver a compreensão dos conceitos de Entropia, incluindo o uso de Balanços de entropia para sistemas fechados e volume de controle em sistemas de engenharia;
 Descrever alguns tipos mais comuns de Sistemas de Refrigeração e Bombas de Calor;
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Bibliografia Básica
 Michael J. Moran, Howard N. Shapiro. Princípios de Termodinâmica para Engenharia. 6ª. Edição. Rio de Janeiro: LTC, 2009. 
 Wylen, G. V.; Sonntag, R.; Borgnakke, C. Fundamentos da Termodinâmica. 4ª Edição. São Paulo: BLUCHER, 2008.
 Incropera, F. P.; Dewitt, D. P. Fundamentos de Transferência de Calor e Massa. 5ª. Edição. Rio de Janeiro: LTC, 2003. 
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Bibliografia Complementar
 Atkins, P. The Laws of Thermodynamics. Avery Short Introduction. New York: Oxford University Press, 2010. 
 Potter, M. E.; Ecott, E. P. Termodinâmica. 1ª. Edição. São Paulo: thomson, 2006. 
 Potter, M. C. Ciências Térmicas: Termodinâmica, Mecânica dos Fluidos e Transmissão de Calor. 1ª. Edição. São Paulo: thomson, 2007. 
 Tester, J. W.; Model, M. Thermodynamics and Its Applications. 3ª. NY: MIT PRESS, 1997. 
Capítulo I – Conceitos, Introdução e Definição
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Usando Termodinâmica.
Os engenheiros utilizam os principios extraidos da termodinamica e de outras da engenharia, tais como a mecânica dos fluidos e a transmissão de calor e massa, para analisar e projetar sistemas com o objetivo de atender as necessidaes humanas.
Os engenheiros buscam obter projetos otimizados e de melhor desempenho, medido por fatores com o aumento da produção de algum produto desejado, uma redução na demanda de um produto escasso, uma diminuição dos custos totais ou um menor impacto existente.
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Definindo Sistemas
Sistema é tudo que desejamos estudar.
Tudo que o que é externo ao sistema é considerado parte da Vizinhança.
O Sistema é distinguido por sua vizinhança por uma fronteira especificada que pode estar em repouso ou em movimento.
Dois tipos básicos de sistema são estudados:
Sistema fechado;
Volume de controle.
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Definindo Sistema
Sistema Fechado é definido quando uma determinada quantidade de materia encontra-se em estudo. Os sistemas fechados sempre tem a mesma quantidade de matéria. 
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Definindo Sistema
Volume de Controle
Estas analises são conduzidas, a medida que uma quantidade de materia em um sistema fechado passa através do dispositivo.
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Definindo Sistema
Volume de Controle
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Definindo Sistema
Propriedade, Estado e Processo
 Uma propriedade e caracteristica macroscopica de um sistema, tal como massa, energia, volume, pressão e temperatura, para os quais o valor numérico é atribuido. 
Estado
Refere-se a condição de um sistema como descrito por uma propriedade.
Processo
Quando uma das propriedades de um sistema e alterado, ocorre uma mudanca de Estado e diz-se que o sistema percorreu um processo.
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Definindo Sistema
Propriedade extensiva
Uma propriedade é chamada extensiva se seu valor para o sistema como um todo é a soma de seus valores para as partes nas quais o sistema é dividido. Ex. Massa, Volume, energia. É função do tempo.
Propriedade Intensiva
Não são aditivas no sentido considerado anteriormente. É função da posição e do tempo. Ex. Pressão, Temperatura e volume especifico.
Capítulo III – Energia e a Primeira Lei da Termodinâmica
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Energia e a Primeira Lei da Termodinâmica
Modelagem Matemática de Expansão ou Compressão
Então,
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Energia e a Primeira Lei da Termodinâmica
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O trabalho não é uma propriedade . O valor do trabalho só depende da natureza do processo entre os estados inicial e final 
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Energia e a Primeira Lei da Termodinâmica
Convenção de Sinal
Trabalho realizado pelo sistema
Trabalho realizado sobre o sistema
Transferência de calor para o sistema
Transferência de calor do sistema
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Energia e a Primeira Lei da Termodinâmica
 
Contabilizando a Energia: Balanço de Energia para Sistemas Fechados
Variação da quantidade de energia contida no sistema durante certo intervalo de tempo
=
Quantidade liquida de energia transferida para dentro através da fronteira do sistema por transferência de calor durante o intervalo de tempo
-
Quantidade liquida de energia transferida para fora através da fronteira do sistema por trabalho durante o intervalo de tempo
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Energia e a Primeira Lei da Termodinâmica
Aspectos importantes do balanço de Energia
								
Sendo que 	 é a diferencial da energia, uma propriedade. Como Q e W não são propriedades, suas diferenciais são escritas como 	e 
Balanço de Energia na Forma Temporal
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Energia e a Primeira Lei da Termodinâmica
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Energia e a Primeira Lei da Termodinâmica
Balanço de Energia para um Ciclo
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Energia e a Primeira Lei da Termodinâmica
Como o sistema retorna ao seu estado inicial após o ciclo, não há uma variação líquida da sua energia 
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Energia e a Primeira Lei da Termodinâmica
Ciclos de potência																																				eficiencia
Eficiência
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Bioinformatics was born somewhere between the “old” and “new” biology
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Bioinformatics was born somewhere between the “old” and “new” biology
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