TB Nota de Aula 1
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Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas
Campi São José dos Campos \u2013 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 \u2013 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 \u2013 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.