Leis da Termodinâmica

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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
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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. 
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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
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Energia Total de um Sistema
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Contexto de Estudo da Termodinâmica
A termodinâmica estuda a relação entre calor e trabalho realizados e correlacionados em um sistema.
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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
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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.
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a) As temperaturas inicial e final do gás;
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b) A variação de energia interna do gás na sua
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c) O trabalho realizado nesta transformação.
O trabalho é dado pela área sob o gráfico.
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d) A quantidade de calor envolvida nesta transformação.
Aplicando-se a Primeira Lei da Termodinâmica, tem-se:
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Transformação Isotérmica
Na transformação isotérmica, não há variação de temperatura, mas há troca de calor.
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Transformação Isobárica
Na transformação isobárica, não há variação de pressão.
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Transformação Isocórica
Na transformação isocórica, não há variação de volume.
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Transformação Adiabática
Na transformação adiabática, não há troca de calor com o meio exterior.
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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.
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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)
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b) O rendimento da máquina.
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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
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