Aula 5 Termodinamica

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Prof. Dr. Antônio Francisco Arcanjo de Araújo Melo
Email: antonioarcanjomelo@gmail.com
Fundamentos da Termodinâmica 
Faculdade Maurício de Nassau - Unidade FAP
Aula 5
Departamento de Engenharia Civil, Elétrica e Mecânica
Atividade
Sabe-se que uma panela de pressão contém líquido e vapor a 2 kgf/cm2 e que o seu
volume é de 5L. Sabendo-se que a massa de água colocada na panela antes de levá-la ao
fogo é de 0,5 kg, calcule:
a) Volume Específico do Conjunto (mistura);
b) Título de Vapor;
c) Massa de Líquido e de Vapor;
d) Volume ocupado pelo o Líquido e pelo o Vapor
e) Entalpia e Entropia do conjunto (mistura), por unidade de massa.
Principais pontos da Aula
3. Atividade
2. Trabalho (W) 
1º Princípio da Termodinâmica 
1. Calor (Q)
1. Calor Definição
- É a ENERGIA que se TRANSFERE de um CORPO PARA O OUTRO ou de um PONTO PARA O
OUTRO de um mesmo corpo, movida somente pela DIFERENÇA DE TEMPERATURA.
Particularidades
- Para haver transferência de calor não há necessidade de massa entre dois corpos;
- Quando aquecemos uma extremidade de uma barra metálica, verificamos que a outra
extremidade também se aquece.
Unidades de calor 
- No SI, a unidade de calor é a CALORIA (cal);
- Define-se 1 CAL como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura a
1 GRAMA de água a uma diferença de 1 oC.
- Sendo essa unidade muito pequena, costuma-se utilizar um múltiplo que é a KILOCALORIA
(Kcal).
1. Calor
Observação
- No SISTEMA INGLÊS, define-se o BTU (British Thermal Unit) como a quantidade de calor
necessária para aquecer 1 libra-massa de água de 1 oF.
2.Trabalho
- Um SISTEMA TERMODINÂMICO produz trabalho quando toda ENERGIA LIBERADA pode ser
convertida no AUMENTO DA ENERGIA POTENCIAL da posição de um corpo.
“A energia que entra no gás pode ser considerada em parte, porque o efeito que ela produziu não
foi somente a elevação do corpo, pois uma parte do calor foi utilizada para o aquecimento do gás”.
2.Trabalho
- A energia presente no eixo de uma turbina pode ser convertida totalmente na elevação da
energia potencial de posição de um corpo”.
“A energia liberada pela a turbina através do seu eixo enquadra-se, portanto na definição de
trabalho”
- Na turbina o trabalho
(W) se transfere de
dentro para fora do
sistema.
- Já vimos que, na figura abaixo, o gás produz um trabalho que consiste no levantamento 
do corpo que está sobre o êmbolo. 
2.1 Trabalho na Expansão de um Gás 
W = 𝑚 .𝑔 (𝑍2 − 𝑍1)
- Esse trabalho pode ser calculado por meio do
PRODUTO do PESO DO CORPO pela a DIFERENÇA de
ALTURA.
Eq. 1
2.1 Trabalho na Expansão de um Gás 
- Para que toda energia utilizada na expansão do gás seja convertida no levantamento do 
corpo é necessário que sejam admitidas DUAS HIPÓTESES:
1) Que a EXPANSÃO do gás seja MUITO LENTA, ou seja, uma EXPANSÃO QUASE
ESTÁTICA;
2) AUSÊNCIA de ATRITO NO SISTEMA, o que acarretaria um trabalho adicional, além
daquele necessário para o levantamento do corpo.
W = 𝑚 . 𝑝 (𝑣2− 𝑣1) Eq. 2
Expansão de um gás sob PRESSÃO
CONSTANTE
2.1 Trabalho na Expansão de um Gás 
- Se a PRESSÃO for VARIÁVEL, como no caso da figura abaixo à esquerda, a expressão para
o cálculo do trabalho é obtida por meio de uma integral apresentada na Equação 3.
W = 𝑚 1
2
𝑝 𝑑𝑣 Eq. 3
Atividade
Para que toda a energia seja convertida no levantamento de um corpo, durante um trabalho de expansão
de um gás, é necessário que sejam admitidas duas hipóteses: a primeira é que a expansão do gás seja
muito lenta, ou seja, uma expansão quase estática. Por outro lado, a segunda diz que a expansão deve
acontecer na ausência de atrito. Levando em consideração essas duas premissas, calcule o trabalho total
realizado pelo o gás no sistema termodinâmico descrito abaixo e, em seguida, represente o diagrama
Pressão x Volume.
Sistema: um gás contido em um cilindro sofre incialmente um aquecimento, mantendo-se constante
o seu volume. Em seguida, ele sofre uma expansão a pressão constante devido a um aquecimento e
o movimento do êmbolo que prende o gás. Nota: desprezar o peso do pistão
Dados: Área do Êmbolo: Ae = 100 cm
2 / Peso de cada corpo: G = 2,5 N / Massa do Gás = 5 kg /
Variação do volume do cilindro ΔV = 0,5 m3