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Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas
Campi São José dos Campos – Dutra
TERMODINÂMICA BÁSICA
NOTA DE AULA 1
Introdução
A termodinâmica é a ciência que trata da energia. Podemos disser que a energia é a capacidade de provocar alterações.
A termodinâmica se baseia na lei fundamental da natureza que é o princípio de conservação de energia. A energia pode ser transformada de uma forma para a outra, mas não pode ser criada nem destruída, sendo que seu balanço permanece constante. 
A termodinâmica é encontrada em diversos processos presentes na Engenharia e no dia-a-dia também. Dentre eles podemos citar o funcionamento de sistemas de aquecimento e condicionamento de ar, refrigerador, panela de pressão, chuveiro, automóveis, aviões, coletores de energia solar, usinas térmicas, nucleares e até mesmo a transformação de energia de nossas células e a transferência de calor para manter o corpo em temperatura constante.
Unidade e Dimensões
As dimensões são divididas em primárias ou fundamentais (comprimento, L; massa, m; tempo t; temperatura, T) e secundárias ou derivadas (velocidade, v; energia, E; etc). 
Na ciência atual existem dois conjuntos de unidades em uso: o Sistema Inglês e o Sistema Internacional As principais unidades são mostradas na tabela a seguir:
Existem tabelas que possuem unidades que não se enquadram nos sistemas definidos acimas. Essas unidades se encontram definidas na tabela abaixo:
	Grandeza
	Unidade
	Símbolo
	
Pressão
	
Quilograma força por centímetro quadrado
	
	
Pressão
	
Libra força por polegada quadrada
	
PSI
	
Pressão
	
bar
	
bar
	
Energia
	
Caloria
	
cal
Conceitos Fundamentais
 
	Sistema: quantidade de matéria ou região no espaço selecionada para estudo.
 
	Vizinhança: massa ou região fora do sistema.
 
	Fronteira: superfície real ou imaginária que separa o sistema da vizinhança. Essa pode ser fixa ou móvel. A fronteira não tem massa, nem ocupa volume no espaço. 
Sistema fechado: possui uma quantidade fixa de massa que não pode atravessar a fronteira, porém permite a passagem de energia na forma de calor e trabalho.
 
Sistema isolado: não permite a passagem de massa nem energia pela fronteira. 
Sistema aberto: também conhecido com Volume de Controle, permite o fluxo de massa e de energia pela fronteira, que neste caso recebe o nome de superfície de controle.
	Fase: Matéria que tem a mesma composição química em toda sua extensão.
 
	Propriedade: Qualquer grandeza que descreve um sistema.
 
		Estado: condição em que se encontra o sistema, caracterizada pelo conjunto de propriedades do mesmo.
 
	Sistema simples: Aquele cujo estado é definido por apenas duas propriedades.
 
	Processo: mudança de um estado para outro, isto é, quando qualquer uma das propriedades de um sistema se altere. Porém, se nenhuma propriedade se altera com o tempo dizemos que o sistema está em regime permanente.
 
Propriedades Termodinâmicas – São as propriedades que definem um sistema termodinâmico e podem ser divididas em duas classes gerais, as intensivas e as extensivas.
	Propriedade extensiva: Valor depende da quantidade de matéria do sistema, é uma propriedade aditiva. (massa, volume, energia, etc).
 
	Propriedade intensiva: Valor independe da quantidade de matéria. Pode variar ponto a ponto, isto é, podem ser função da posição é do tempo (volume específico, pressão, temperatura, etc).
 
	Estado de Equilíbrio: condição em que o sistema não sofre mudanças espontâneas, mesmo submetidas a pequenas perturbações.
Processo quase estático ou de quase equilíbrio: é quando um sistema infinitesimalmente próximo a um estado de equilíbrio em todos os momentos, isto é, o processo é suficientemente lento que permite ao sistema ajustar-se internamente para que as propriedades de uma parte do sistema não mudem mais rapidamente do que as propriedades das outras partes. 
Processo quase estático
Colocação de pesos muito pequenos – compressão infinitesimal e muito lenta
	Contínuo: apesar de a matéria ser formada por moléculas, e consequentemente, apresentar espaços vazios entre os átomos é conveniente para o estudo de a termodinâmica clássica considerar a matéria como um contínuo.
 
	Propriedade Específica - Uma propriedade específica de uma dada substância é obtida dividindo-se uma propriedade extensiva pela massa da respectiva substância contida no sistema. Uma propriedade específica é também uma propriedade intensiva do sistema.
	
	Massa específica: é a massa por unidade de volume. Ela depende da temperatura e da pressão para os gases, sendo proporcional a pressão e inversamente proporcional a temperatura. Para os sólidos e líquidos, substâncias incompressíveis, a variação com a pressão é praticamente desprezível, dependendo apenas da temperatura.
	Volume específico: é o volume por unidade de massa, ou seja, é o inverso da massa específica.
	Densidade ou densidade relativa: é a razão entre a massa específica de uma substância e a massa específica de um padrão conhecido como a água ou o ar. Este valor é adimensional.
	Peso específico: é o peso de uma substância por unidade de volume dessa mesma substância.
Mudança de Estado de um Sistema Termodinâmico
	Quando qualquer propriedade do sistema é alterada, por exemplo; Pressão, Temperatura, Massa, Volume, etc, dizemos que houve uma mudança de estado no sistema termodinâmico. Portanto, o caminho definido pela sucessão de estados através dos quais o sistema passa é chamado processo. Abaixo são definidos os diversos tipos de processos.
Processo isotérmico: processo que ocorre à temperatura constante.
 
Processo isobárico: processo que ocorre à pressão constante.
 
Processo isométrico, isovolumétrico ou isocórico: processo que ocorre a volume constante.
Processo isoentalpico: processo que ocorre à entalpia constante.
Processo isentrópico: processo que ocorre à entropia constante.
Processo adiabático: processo que ocorre sem transferência de calor.
Ciclo Termodinâmico
	Quando um sistema (substância), em um dado estado inicial, passa por certo número de mudança de estados ou processos e finalmente retorna ao estado inicial, o sistema executa um ciclo termodinâmico.
	Deve ser feita uma distinção entre ciclo termodinâmico, descrito acima, e um ciclo mecânico. Um motor de combustão interna de quatro tempos executa um ciclo mecânico a cada duas rotações. Entretanto o fluido de trabalho não percorreu um ciclo termodinâmico dentro do motor, uma vez que o ar e o combustível são queimados e transformados nos produtos de combustão, que são descarregados para a atmosfera.
Lei Zero da Termodinâmica
	Quando dois corpos tem a mesma temperatura dizemos que estão em equilíbrio térmico entre si. Podemos definir a lei zero da termodinâmica como:
"Se dois corpos estão em equilíbrio térmico com um terceiro eles estão em equilíbrio térmico entre si".
	A lei zero da termodinâmica define os medidores de temperatura, os TERMÔMETROS.

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