4ª Aula - Introdução à Termodinâmica

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Diniz Silva
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TERMODINÂMICA
Profª. Msc. Viviana Maria da Silva Rocha
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IMPORTÂNCIA DA ENERGIA:
Sistema de trasmissão de dados;
Luz;
Movimentar a indústria;
Eletricidade;
Fotossíntese;
Energia vital (metabolismo);
Eletrodomesticos;
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Nome: UHE Tucuruí
Capacidade: 8.000 MW
Barragem- 78 m
 Extensão- 8.005 m
Área Alagada: 2.430 Km2
Localização: Tucuruí / PA
Rio: Tocantins
Período de Construção: 1976 - 1984
Proprietário: Eletronorte
Vazão máxima: 120.000m3/s
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Matéria-Prima
Produto
Final
Energia
+
Custo fixo
Custo variável
Lucro
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REVOLUÇÃO INDUSTRIAL
	
A Termodinâmica nasceu no século XIX, como resultado das preocupações relativas às máquinas a vapor, dos laços entre os fenômenos mecânicos e os térmicos assim como da evolução da calorimetria. 
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CALOR:
	Energia em trânsito provocada pela diferença de temperatura entre dois corpos;
TRABALHO:
	Energia convertida no deslocamento de um corpo;
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Estudo das relações entre energia térmica e mecânica;
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Os gases sempre se expandem ocupando todo volume do recipiente que está contido (expansibilidade);
São muito menos densos que sólidos e líquidos;
Sempre se misturam entre si (difusibilidade);
Grande variação do volume em função da pressão (compressibilidade) e temperatura (dilatabilidade);
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Interpretação molecular:
Calor 		Movimento caótico aleatório das moléculas ou átomos;
Trabalho		Transferência de energia que faz uso do movimento organizado das moléculas ou átomos;
A energia é quantizada: “níveis de energia”
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Função de partição
Constante de Boltzmann
Distribuição de Boltzmann
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Energia referente as moléculas que a compõe, as quais se encontram em movimento incessante (exceto no zero absoluto) .
Energia translacional
Energia rotacional
Energia de vibração
Energia
interna
U
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	“Embora assuma várias formas, a quantidade total de energia é constante e, quando energia de uma forma desaparece, ela reaparece simultaneamente em outras formas”
Δ(energia do sistema) + Δ(energia da vizinhança) = 0
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Δ(energia das vizinhanças) = ± Q ± W
Δ(energia do sistema) = ΔU + ΔEk + ΔEp
ΔU + ΔEk + ΔEp = ± Q ± W
ΔUsistema = ± Q ± W ou dU = ± dQ ± dW 
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	O sistema altera seu volume contra uma pressão que se opõe ao seu deslocamento, então, nas vizinhanças observa-se um efeito de trabalho.
	W = Pop (Vf – Vi)
	Como trata-se de expansão, Vf > Vi temos Wexp sempre positivo.
	
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Trabalho de expansão realizado em um estágio
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	Para expansão em vários estágios, o trabalho e dado pela soma das pequenas quantidades de trabalho produzidas em cada estágio:
 dW = Pop dV W = Pop ΔV 
	Para Pop constante uma pequena quantidade de trabalho é produzida, havendo uma variação infinitesimal no volume. 
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	O sistema altera seu volume contra uma pressão no sentido do seu deslocamento, então, observa-se um efeito da destruição de trabalho.
	W = Pop (Vf – Vi)
	Como trata-se de compressão, Vf < Vi temos Wcom sempre negativo.
	
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Trabalho de compressão realizado em um estágio
Trabalho de expansão realizado em um estágio
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	Para compressão em vários estágios, o trabalho e dado pela soma das pequenas quantidades de trabalho em cada estágio:
 dW = Pop dV W = Pop ΔV 
	Para Pop constante uma pequena quantidade de trabalho é destruída, havendo uma diminuição infinitesimal no volume. 
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	Para uma expansão a produção de trabalho aumenta de acordo com o número de estágios que a mesma é efetuada. Para realizarmos a expansão porém, a pressão oposta deve ser menor que a pressão do sistema, mais também deve assumir o maior valor possível, logo: 
	Pop = P – dP
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	Então, o trabalho máximo produzido pelo sistema, escoado para as vizinhanças é:
	
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	Para uma compressão a destruição de trabalho diminui de acordo com o número de estágios que a mesma é efetuada. Para realizarmos a compressão porém, a pressão oposta deve ser maior que a pressão do sistema, mais também deve assumir o menor valor possível, logo: 
	Pop = P + dP
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	Então, o trabalho mínimo produzido pelo sistema, escoado para as vizinhanças é:
	
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Wmax e Wmin
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	Observa-se que em um sistema onde tenha ocorrido transformações cíclicas em dois estágios, de forma que sofresse o processo de expansão e compressão respectivamente, o trabalho destruído na compressão, além de ser de sinal oposto ao da expansão, é maior, pois na compressão é necessário uma pressão maior sobre o sistema que na expansão.
	Wci = (P2 – P1) (V2- V1) =
-w
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	Comparando as transformações cíclicas, ao realizarmos a expansão e compressão de um sistema em um estagio cada (Processo I), ou realizarmos ambos em estágios infinitos ditos ideais (Processo II), temos: 
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Uma Transformação é dita reversível, se ao final de um ciclo, todas as condições das vizinhanças forem restauradas a sua condição inicial; 
W = 0
Uma Transformação é dita irreversível, se ao final de um ciclo, as vizinhanças não forem restauradas à sua condição inicial;
 W = -
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	Para uma transformação reversível a pressão externa exercida pela vizinhança será igual a pressão do sistema :
 
	
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	Para ciclo reversível a variação total de energia interna do sistema e dado por:
 
	
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Calor e trabalho são funções que dependem do caminho da transformação;
A energia interna é uma propriedade de estado, depende somente dos estados inicial e final da transformação (estados do sistema);
Para transformações cíclicas a quantidade de calor e trabalho são diferentes de zero, e a variação da energia interna é igual a zero, pois o sistema retorna ao mesmo estado;
A energia interna é uma propriedade de estado extensiva, enquanto a energia interna molar é uma propriedade de estado intensiva. 
 
	
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