TERMODINÂMICA 1

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TERMODINÂMICA 
CONCEITOS BÁSICOS 
 
 
• Termodinâmica - estudo dos fenômenos 
físicos que envolvem transferência de 
energia entre corpos (ou sistemas de 
corpos), do ponto de vista macroscópico. 
 
Sistema termodinâmico 
 
• Sistema - quantidade de matéria ou 
região do espaço em estudo. 
• Vizinhança – massa ou região exterior ao 
sistema. 
• Fronteira – superfície real ou virtual que 
separa o sistema da vizinhança; a 
fronteira pode ser fixa ou móvel. 
 
• Quando o sistema não troca massa com 
as vizinhanças o sistema é fechado. 
• Quando o sistema não troca energia diz-
se que o sistema é isolado. 
 
 
FOGUETE – SISTEMA ABERTO 
FRIGORÍFICO – SISTEMA 
FECHADO 
GARRAFA TÉRMICA – SISTEMA 
ISOLADO 
O QUE SÃO AS PROPRIEDADES DE UM 
SISTEMA? 
 
 
• Para a Física qualquer característica de 
um sistema é considerada uma 
propriedade. 
Exemplos de propriedades 
• A pressão (p). 
• A temperatura (T). 
• O volume (V). 
• A densidade (ρ). 
• A massa (m). 
• A viscosidade (η). 
• A condutividade térmica (K). 
 
Classificação das propriedades 
• Intensivas:independem das dimensões 
do sistema.Geralmente representadas por 
letras minúsculas. 
• Extensivas: dependem das dimensões do 
sistema.Geralmente representadas por 
letras maiúsculas. 
Densidade: 
• A densidade de um corpo em um ponto P é 
dada por: 
 
dv
dm

Se o corpo for homogêneo: 
• Sua densidade será 
igual em todos os 
pontos logo: 
 
V
m

Observação 
 
• Em geral a densidade depende da temperatura 
e da pressão. Quando a temperatura é uniforme 
e o corpo é homogêneo, a densidade é igual em 
todos os pontos do corpo. 
 Quando queremos usar uma densidade temos 
que ter referências sobre quais são as 
condições de pressão e temperatura. 
 
Pressão 
• Define-se pressão em um ponto P como a 
razão entre a força normal dF e a área sobre a 
qual esta força é aplicada. 
 
 
dA
dF
A
F
p
A




 0
lim
Se a distribuição da componente 
normal da força for uniforme em 
toda a superfície: 
A
F
p 
Os estados da Matéria 
 
• À pressão e temperatura ambiente, os 
corpos apresentam-se em três estados 
distintos, o estado sólido, liquido e 
gasoso. 
 
Ações externas usadas para 
caracterizar o estado dos corpos 
 
• Compressão. 
• Tração. 
• Corte ou Cisalhamento. 
Compressão 
Tração 
Corte ou Cisalhamento 
 
 
• 
Corpos no estado Sólido 
• Resistem aos esforços de corte e de 
compressão. 
• Tem forma e volume definidos. 
• Quando é ideal não se deforma sob ação 
de tais esforços. 
 
Corpos no estado Líquido: 
• Resiste aos esforços de compressão mas não 
resiste aos esforços de corte. 
• Um líquido ideal é incompressível ( volume não 
varia) e invíscido( tem viscosidade nula). 
• Tem volume constante e forma variável. 
Corpos no estado Gasoso: 
• Não resiste aos esforços de compressão 
nem aos esforços de corte. 
• Esforços de compressão = variação 
significativa do volume. 
• Esforços de corte = não produzem efeitos. 
• Tem forma e volume indefinidos. 
Do ponto de vista da resistência à 
compressão os corpos: 
 
• Corpos compressíveis – gases. 
 
• Incompressíveis – sólidos e líquidos. 
Do ponto de vista da resistência 
aos esforços de corte: 
 
• Os líquidos e gases são denominados 
fluidos. 
Observação: 
 
• Não há verdadeiramente sólidos indeformáveis, 
líquidos incompressíveis e invíscidos. 
 
• Dependendo das aplicações, devemos 
desprezar ou não os desvios dos corpos reais 
relativamente aos modelos ideais. 
 
Estado de um Sistema 
• Descrever o estado de um sistema 
significa: ser capaz de definir de forma 
medida ou calculada todas as suas 
propriedades, descrevendo por completo 
suas condições físicas. 
Em um sistema em estado de 
equilíbrio 
 
• É aquele em que as propriedades não 
variam no tempo. 
• Neste caso todas as propriedades 
apresentam valores fixos. 
 
Sistema em equilíbrio térmico 
 
• Seu campo de temperaturas é uniforme. 
 
• Resumindo a temperatura é igual em 
todos os pontos do sistema. 
Sistema em equilíbrio 
• A idéia consiste em se ter um equilíbrio 
completo. 
• Para tal o sistema deve ter alcançado os 
chamados equilíbrio mecânico, o equilíbrio 
térmico, o equilíbrio de fase ( onde a massa de 
cada fase permanece constante) e o equilíbrio 
químico( a composição química permanece 
constante) 
Exemplo 
Processos Cíclicos 
• Quando um sistema em equilíbrio sofre 
uma transformação infinitesimal, suas 
propriedades variam de quantidades 
infinitesimais, de tal forma que o sistema 
se mantém bastante próximo de seu 
estado original de equilíbrio. 
Processos e Ciclos 
• Quando o sistema sofre sucessivas 
transformações infinitesimais, de forma a 
estar sempre em estados muito próximos 
de estados de equilíbrio diz-se que 
realizou um processo quase estático. 
Como descrever um processo 
• A descrição completa de um processo 
implica na especificação de todos os 
estados de equilíbrio, inicial, final e 
intermediários e também as interações 
com a vizinhança. 
• Quando o sistema descrito passa por 
vários estados e retorna ao estado de 
equilíbrio inicial dizemos que ele realizou 
um processo cíclico ou em ciclo. 
O uso de diagramas 
• É comum representar-se os sucessivos 
estados de equilíbrio de um sistema 
usando diagramas. Dentre eles o mais 
comum e o diagrama pV. 
• A curva que representa os sucessivos 
estados do processo designa-se caminho. 
Um exemplo 
O que significa dizer que um 
sistema sofre uma compressão? 
 
 
• Significa que houve um aumento da 
pressão ou uma redução do volume ou 
ambas. 
O que significa dizer que um 
sistema sofre uma expansão? 
 
 
• Significa dizer que a pressão diminuiu ou 
o volume aumentou ou ambas. 
A representação de um processo 
cíclico em um diagrama. 
• Ao final de cada ciclo as propriedades do 
sistema assumem o mesmo valor que 
tinha no início. 
• Sua representação se dá por meio de uma 
curva fechada. 
O diagrama de um processo cíclico 
O que é um sistema compressível 
simples? 
• É aquele em que os efeitos gravitacionais, 
elétricos, magnéticos,de movimento e 
tensão superficiais são desprezíveis. 
• Quando algum destes efeitos não puder 
ser considerado desprezível a propriedade 
extensiva deve ser acrescentada ao 
processo de análise. 
Um exemplo 
• Ao estudarmos um sistema fluido com 
grande extensão vertical sua altura h deve 
ser considerada já que a gravidade não 
permanece constante ao longo de toda a 
extensão da coluna considerada. 
Postulado de Estado 
 
 
• O estado de um sistema compressível 
simples é completamente especificado por 
duas propriedades intensivas 
independentes. 
Propriedades independentes 
 
• Duas propriedades são ditas 
independentes quando a variação de uma 
delas não afeta o comportamento da 
outra. 
O que são variáveis de estado? 
 
• São as propriedade responsáveis pela 
caracterização do estado de um sistema. 
Exemplo 
• No caso de um gás: a pressão (p) o volume (V) 
e a temperatura(T) do gás são as chamadas 
variáveis de estado do sistema. 
• Caso o gás seja ideal, somente duas destas 
variáveis se fazem necessárias para descrever 
completamente o estado do gás.Visto que a 
terceira pode ser calculada em funçãodas 
outras duas. É o caso do p.V = n.R. T 
Contato Térmico 
 
• Dois corpos estão em contato térmico se 
for possível a troca de energia entre eles, 
na ausência de trabalho macroscópico de 
um sobre o outro. 
Equilíbrio Térmico 
• Dois corpos estão em equilíbrio térmico se 
estiverem em contato térmico e não 
efetuarem trocas de energia entre eles, ou 
seja, se as respectivas temperaturas 
forem iguais. 
Ou seja : 
Lei Zero da Termodinâmica 
• Se dois corpos A e B estão em equilíbrio térmico 
com um terceiro corpo, C, então estão também 
em equilíbrio térmico mútuo. 
• Se o corpo C for um termômetro (dispositivo 
para medir a temperatura), a lei zero pode ser 
enunciada do seguinte modo: dois corpos estão 
em equilíbrio térmico se estiverem à mesma 
temperatura, estando ou não em contato 
térmico. 
 
Próxima aula 
• Equações de estado dos gases perfeitos. 
• Primeira Lei da Termodinâmica. 
• Trabalho Termodinâmico. 
• Análise das transformações especiais ( 
transformações adiabáticas; isotérmicas, 
etc)