[Apostila] - Termodinâmica Aplicada - Aula 3 - Calor, Trabalho e Primeira Lei da termodinâmica - Profa. Dra. Ana Maria Pereira Neto
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[Apostila] - Termodinâmica Aplicada - Aula 3 - Calor, Trabalho e Primeira Lei da termodinâmica - Profa. Dra. Ana Maria Pereira Neto

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Universidade Federal do ABC
ProfaProfaProfaProfa. Dra. Ana . Dra. Ana . Dra. Ana . Dra. Ana Maria Pereira NetoMaria Pereira NetoMaria Pereira NetoMaria Pereira Neto
ana.neto@ufabc.edu.brana.neto@ufabc.edu.brana.neto@ufabc.edu.brana.neto@ufabc.edu.br
Bloco A, torre 1, sala 637Bloco A, torre 1, sala 637Bloco A, torre 1, sala 637Bloco A, torre 1, sala 637
BC1309BC1309
Termodinâmica AplicadaTermodinâmica Aplicada
Calor, Trabalho e Calor, Trabalho e 
Primeira Lei da TermodinâmicaPrimeira Lei da Termodinâmica
BC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira NetoBC1309_Ana Maria Pereira Neto
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ConceitosConceitos
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\ufffd Calor Definição
Meios de Transferência de Calor
Condução
Convecção
Radiação
\ufffd Trabalho Definição
Diagrama P-v
\ufffd 1° Lei da Termodinâmica
Interação entre:
\ufffd Calor
\ufffd Trabalho 
\ufffd Energia Interna
EnergiaEnergia
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\ufffd Energia pode existir em inúmeras formas:
TérmicaTérmica
MecânicaMecânica
CinéticaCinética
PotencialPotencial
ElétricaElétrica MagnéticaMagnética
QuímicaQuímica NuclearNuclear
E a soma delas constitui a energia total energia total EE de um sistema!
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EnergiaEnergia
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\ufffd A termodinâmica nada afirma sobre o valor absoluto da energia
total.
\ufffd Ela trata apenas da variação da energia total.
\ufffd É útil considerar as diversas formas de energia que constituem a
energia total de um sistema em dois grupos:
\ufffd macroscópico;
\ufffd microscópico.
Energia MacroscópicaEnergia Macroscópica
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\ufffd A energia macroscópica de um sistema está relacionada ao
movimento e à influência de alguns efeitos externos como a
gravidade, magnetismo, eletricidade e tensão superficial.
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mVEC
2
= mgzEP =
EP1 = 10 kJ
EC1 = 0 kJ
EP2 = 7 kJ
EC2 = 3 kJ
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Energia MicroscópicasEnergia Microscópicas
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Translação 
molecular
Rotação 
molecular
Translação 
de elétron
Vibração 
molecular
Spin de 
elétron
Spin de 
núcleo
\ufffd A energia microscópica de um sistema são aquelas relacionadas à
estrutura e ao grau de atividade molecular.
Energia InternaEnergia Interna
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\ufffd\ufffd EnergiaEnergia internainterna (U)(U) de um sistema é a soma de todas as formas
microscópicas de energia..
Energia química
Energia nuclearEnergia sensível e latente
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Energia TotalEnergia Total
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E = U + EC + EP
Transferência de Energia Transferência de Energia 
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Transferência de EnergiaTransferência de Energia
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\ufffd\ufffd As formas de interaçõesinterações dede energiaenergia são identificadas na fronteira
do sistema à medida que a atravessam e representam a energia ganha
ou perdida por um sistema durante um processo.
Transferência de Calor e Trabalho
\ufffd As duas únicas formas de interação de energia associadas a um
sistemasistema fechadofechado são:
Fluxo de MassaFluxo de Massa
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\ufffd\ufffd Energia e fluxo de massa associados ao escoamento de vapor d\u2019água em
um duto de diâmetro D com velocidade média Vmed..
Vmed
vapor d\u2019água
m = \u3c1\u3c1\u3c1\u3c1 AcVmed
E = me
.
.
.
\ufffd\ufffd VolumeVolume dede ControleControle::
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Transferência de Energia Transferência de Energia 
por meio de Calorpor meio de Calor
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CalorCalor
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CalorCalor pode ser definido como a energia pode ser definido como a energia 
em em trânsito devido trânsito devido a uma diferença de a uma diferença de 
temperatura entre temperatura entre dois corpos.dois corpos.
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CalorCalor
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\ufffd\ufffd MecanismosMecanismos dede transferênciatransferência dede calorcalor::
Condução
Convecção
Radiação
Condução TérmicaCondução Térmica
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\ufffd É a transferência de energia das partículas mais energéticas de
uma substância para as partículas adjacentes menos energéticas
como resultado da interação entre elas.
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ConduçãoCondução
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T1
T2
\u2206x
x
TAq
\u2206
\u2206
\u2248
\ufffd Lei de Fourier:
dx
dTkAdq \u2212=
A
condutividade térmica
ConvecçãoConvecção
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\u221e
T\u221eu
ST
Fluído
Superfície
\u221e
> TTS
\ufffd É a transferência de energia entre uma superfície sólida e o fluido
adjacente que está em movimento.
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ConvecçãoConvecção
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ST
\ufffd Condução: contato partícula de fluído com a superfície.
\ufffd Advecção: movimento global de partículas de fluído.
\ufffd Convecção = Condução + Advecção
\u221e
u
Taxa de Transferência de CalorTaxa de Transferência de Calor
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( )
\u221e
\u2212××= TThAq s
\ufffd Lei de Resfriamento de Newton:
\ufffd h: coeficiente de convecção 
Características do fluído
Geometria da superfície
Tipo de escoamento
( )K.m/W 2
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RadiaçãoRadiação
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Ar
Fogo
Pessoa
Radiação
\ufffd\ufffd A radiaçãoradiação é a energia emitida pela matéria na forma de ondas
eletromagnéticas (ou fótons)..
\ufffd\ufffd A transferência de calor por radiaçãoradiação pode ocorrer entre dois corpos, mesmo quando
eles estão separados por um meio mais frio que ambos..
Radiação TérmicaRadiação Térmica
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( )4viz4s TTAq \u2212×\u3c3×=
\u3c3 : constante de Stefan-Boltzman
Energia emitida de toda a matéria a temperatura não-nula
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Transferência de Energia Transferência de Energia 
por meio de Trabalhopor meio de Trabalho
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TrabalhoTrabalho
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TrabalhoTrabalho
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