AULA 2

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAIBA
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
CURSO: ENGENHARIA MECÂNICA PERÍODO: 2016.1
 
DISCIPLINA: TERMODINÂMICA CARGA HORÁRIA: 60h
PROFESSOR: ADRIANO SITÔNIO RUMÃO. 
Termodinâmica 
CONTINUAÇÃO
CAPÍTULO 2 – ALGUNS CONCEITOS E DEFINIÇÕES
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Sistema com Fronteira Fixa
Delimitando o Objeto de Estudo
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Sistema com Fronteira Móvel
Q
W
E
Sistema Isolado
Q e W não cruzam
sua fronteira
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3
Sistema Isolado
Q e W não cruzam sua fronteira
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Volume de Controle 
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Sistema Termodinâmico e Volume de Controle
Num sistema termodinâmico ocorre transferência de energia, enquanto que no volume de controle a energia é transportada através do fluxo de massa.
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4- Pontos de vista Macroscópico e Microscópico
Uma investigação sobre o comportamento de um sistema pode ser feita sob os pontos de vista macroscópico ou microscópico.
Para descrever de modo completo o comportamento desse sistema, sob o ponto de vista microscópico, seria necessário lidar com uma quantidade imensa de equações.
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4- Pontos de vista Macroscópico e Microscópico
Outra forma de modelar o problema é utilizar a termodinâmica clássica macroscópica. Conforme o próprio nome macroscópico sugere, nos preocupamos apenas com os efeitos totais ou médios de muitas moléculas.
 Além disso, esses efeitos podem ser percebidos por nossos sentidos e medidos por instrumentos, tais como Pressão, Temperatura, Volume, massa, volume específico, que denominamos Propriedades Termodinâmicas.
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4- Pontos de vista Macroscópico e Microscópico
Exemplo de estudo microscópico de um sistema: Suponha um volume de gás em um recipiente retangular, microscopicamente se teria vários milhões de átomos que deveria ser tratado de forma tridimensional (posição, velocidade) isoladamente, originando uma quantidade imensa de equações.
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 Termodinâmica
Clássica 
Ponto de vista
macroscópico 
Estatística 
Ponto de vista microscópico
Supõe o meio
contínuo
Não supõe o meio
contínuo
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5- Estado e Propriedades de uma Substância
Em cada fase (sólida, líquida e vapor) a substância pode existir a várias pressões e temperaturas ou, usando a terminologia da termodinâmica, em vários estados. 
O estado pode ser identificado ou descrito por certas propriedades macroscópicas observáveis, como por exemplo, temperatura, pressão e volume específica.
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5- Estado e Propriedades de uma Substância
Uma propriedade pode ser definida como uma quantidade que depende do estado do sistema e é independente do caminho pelo qual o sistema chegou ao estado considerado. Do mesmo modo, o estado é especificado ou descrito pelas propriedades. 
As propriedades termodinâmicas podem ser divididas em duas classes gerais, as intensivas (que independe da massa) e as extensivas (varia diretamente com a massa).
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Propriedades
a) Intensivas 
b) Extensivas 
Propriedade intensiva
5- Estado e Propriedades de uma Substância
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5- Estado e Propriedades de uma Substância
A termodinâmica clássica ocupa-se, fundamentalmente, do estudo de estados de
equilíbrio.
Num dado estado de equilíbrio todas as propriedades têm valores fixos. Basta que apenas o valor de uma propriedade do sistema se altere para o sistema mudar de estado.
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Equilíbrio
termodinâmico 
Equilíbrio térmico 
Equilíbrio mecânico
Equilíbrio de fases 
Equilíbrio químico 
5- Estado e Propriedades de uma Substância
Há vários tipos de equilíbrio e o sistema só estará em equilíbrio termodinâmico se todas as condições dos diferentes tipos de equilíbrio forem satisfeitas.
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Equilíbrio (Térmico/Mecânico/Fases/Químico)
5- Estado e Propriedades de uma Substância
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Processo: caminho definido pela sucessão de estados através dos quais o sistema percorre. 
Processo
Propriedade mantida constante
isobárico
pressão
isotérmico
temperatura
isocórico
volume
isentrópico
entropia
Caminho ou percurso: série de estados que o sistema passa durante um processo.
6- Processos e Ciclos
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Quando um sistema, em um dado estado inicial, passa por certo número de mudanças de estado ou processos e finalmente retorna ao estado inicial, dizemos que o sistema executa um CICLO. Dessa forma, no final de um ciclo, todas as propriedades apresentam os mesmos valores iniciais.
6- Processos e Ciclos
Estados: 1(x1 , y1) , 2(x2 , y2)
Processo: 1-> A -> 2
Ciclo: 1-> A -> 2 ->B -> 1
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6- Processos e Ciclos
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Processo quase-estático ou de quase equilíbrio: 
6- Processos e Ciclos
É aquele em que o desvio do equilíbrio termodinâmico é infinitesimal e todos os estados pelos quais o sistema passa durante o processo podem ser considerados como estados de equilíbrio. 
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Distinção entre um Ciclo Termodinâmico e um Ciclo Mecânico:
6- Processos e Ciclos
Um motor de combustão interna de quatro tempos executa um ciclo mecânico a cada duas rotações. Entretanto, o fluido de trabalho não percorre um ciclo termodinâmico no motor, uma vez que o ar e o combustível reagem e, transformados em produtos de combustão, são descarregados na atmosfera.
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Dimensões e Unidades:
Dimensões: 
Grandezas como massa, tempo, comprimento, Força, temperatura, etc.
Unidades:
São nomes associados às dimensões que dão idéia de sua magnitude.
Ex.: metro, quilograma, segundos, etc.
7- Unidades de Massa, Comprimento, Tempo e Força
Só vamos lidar com quantidades que podem ser medidas e contadas direta ou indiretamente uma vez que estamos considerando as propriedades termodinâmicas sob o ponto de vista macroscópico. 
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Dimensões fundamentais e unidades do SI
Dimensão
Unidade
Comprimento
metro (m)
Massa
Quilograma (kg)
Tempo
Segundo (s)
Temperatura
Kelvin (K)
Corrente Elétrica
Ampère (A)
Quantidade de Luz
Candela (cd)
Quantidade de matéria
Mol (mol)
7- Unidades de Massa, Comprimento, Tempo e Força
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7- Unidades de Massa, Comprimento, Tempo e Força
Diferença entre peso e massa
O termo "peso" é freqüentemente associado a um corpo, e é, às vezes, confundido com massa.
A palavra peso é usada corretamente apenas quando está associada a força.
A unidade de força no SI é o newton (N).
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Energia:
É a capacidade de produzir um efeito
A termodinâmica estabelece que a energia é uma propriedade que se Conserva. 
8- Energia
Um dos conceitos muito importantes na termodinâmica é o de energia. 
E importante notar que energia pode ser acumulada num sistema e que também pode ser transferida de um sistema para outro (por exemplo, na forma de calor).
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8- Energia
A Figura ao lado mostra um vaso que contém água e que está sendo "aquecido“, ocorrendo uma transferência de calor para a água.
Do ponto de vista macroscópico, estamos preocupados somente com a quantidade de calor que está sendo transferida e com a mudança das propriedades detectadas a cada instante. 
NÃO nos preocuparemos com questões microscópicas. 
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FIM 19/07/2016
O volume específico de uma substância é definido como o volume ocupado pela unidade de massa e é designado pelo símbolo v.
A massa específica é definida como a massa associada a unidade de volume. Desse modo a massa específica é o inverso do volume específico, e é designada pelo símbolo ρ.
9- Volume específico e Massa específica
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10- Pressão
O valor da pressão P do gás no interior do pistão móvel é fixado pelo módulo da força externa que atua no pistão, porque é necessário existir o equilíbrio de forças para que o pistão permaneça estacionário. Assim o produto da pressão no gás pela área do pistão móvel precisa ser igual a força externa.
A unidade de pressão no Sistema Internacional é o pascal (Pa) e corresponde à força de 1 newton agindo numa área de 1 metro quadrado.
A pressão num ponto de um fluido em repouso é igual em todas as direções e definimos a pressão como a componente normal da força por unidade de área. 
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10- Pressão
A pressão absoluta é utilizada na maioria das análises
termodinâmicas. Entretanto, os manômetros de pressão e de vácuo indicam a diferença entre pressão absoluta e pressão atmosférica, chamada de pressão manométrica ou efetiva.
1 atm = 101,325 kPa
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10- Pressão
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P
r
o
p
r
i
e
d
a
d
e
Y
P r o p r i e d a d e X
(x1,y1)
(x2,y2)
A
B