Aula TERMO Conceitos Fundamentais Descrevendo sistemas e comportamentos Unidade 1 mod.

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

FUNDAMENTOS DA TERMODINÂMICA 
UNINASSAU
SEMESTRE: 2017.2
Profa. Dra. YGUATYARA DE LUNA MACHADO
CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TERMODINÂMICA – UNIDADE 1 
Sistema termodinâmico
Conteúdo macroscópico que foi escolhido como objeto de investigação.
sistema
fronteira
vizinhança
(meio externo)
Sistema fechado: um gás em um conjunto cilindro-pistão.
CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TERMODINÂMICA – UNIDADE 1 
Quím. Nova vol.31 no.7 São Paulo  2008
CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TERMODINÂMICA – UNIDADE 1 
 Sistemas aberto, fechado e isolado
Sistema aberto: troca de matéria e energia
Sistema fechado: troca de energia
Sistema isolado: não há troca
CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TERMODINÂMICA – UNIDADE 1 
 Volumes de controle
Sistemas em que a massa pode cruzar a fronteira.
Propriedade: característica macroscópica de um sistema, tal como massa, volume, energia, pressão e temperatura.
Estado: refere-se à condição de um sistema como descrito por suas propriedades.
 Exemplos de estados diferentes: 
1 kg de H2 em um recipiente de 10 L, a uma determinada T e P, encontra-se em um estado particular (m, V, P, T).
1 kg de H2 em um recipiente de 5 L, a uma determinada T e P, estará em outro estado particular (m, V’, P,’ T’).
Conclusão: duas amostras estarão no mesmo estado se estas possuírem mesmo estado físico (S, L ou G), mesma massa, Volume, Pressão e Temperatura. 
CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TERMODINÂMICA – UNIDADE 1 
CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TERMODINÂMICA – UNIDADE 1 
 Processo: é uma transformação de um estado a outro. 
 Sistema: 
 Propriedades Extensivas, Intensivas propriamente ditas e Intensivas derivadas das extensivas. 
Extensivas: dependem da quantidade de matéria contida no sistema. São aditivas, pois o valor de uma propriedade extensiva é igual à soma das contribuições de cada uma das partes (ou subsistemas) em que o sistema pode ser dividido. 
Exemplos de Propriedades Extensivas: massa; volume; energia; 
Regime permanente: propriedades não variam com o tempo
Regime transiente: propriedades variam com o tempo
CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TERMODINÂMICA – UNIDADE 1 
Intensivas: não dependem da extensão do sistema, portanto, não são aditivas. O valor da propriedade intensiva é bem determinado em cada ponto do sistema. 
Exemplos de Propriedades Intensivas: T, P, , ; 
Equilíbrio: Quando se observa um sistema e não se percebe nenhuma alteração do mesmo, durante um certo tempo, diz-se que o sistema está em equilíbrio.
CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TERMODINÂMICA – UNIDADE 1 
.
 Ocorre quando as propriedades são constantes de um ponto a outro e não há nenhuma tendência à mudança com o tempo.
Requer que o sistema esteja em equilíbrio térmico,
mecânico e químico:
Equilíbrio térmico -- temperatura uniforme;
Equilíbrio mecânico -- pressão uniforme;
Equilíbrio químico -- estrutura molecular
uniforme.
CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TERMODINÂMICA – UNIDADE 1 
 Equilíbrio:
 Equilíbrio estável: Existe quando um sistema se encontra em um estado que só poderá deixá-lo por influência externa, e após cessar esta influência retorna ao estado de equilíbrio.
 Equilíbrio lábil: É considerado quando o sistema passar espontaneamente para o estado de equilíbrio estável, após retirada de impedimentos eventualmente existentes.
 Equilíbrio metaestável: Após uma pequena perturbação externa, o sistema volta à posição de equilíbrio em que se encontrava e cai em um estado de equilíbrio mais favorável.
 
Equilíbrio estável
Equilíbrio lábil
instabilidade
Equilíbrio metaestável
CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TERMODINÂMICA – UNIDADE 1 
 Escalas de Temperatura: K, °C, °F e °R.
T (°R) = 1,8 T (K)
T (°C) = T (K) - 273,15
T (°F) = 1,8 T (°C) + 32
T (°F) = T (°R) – 459,67
CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TERMODINÂMICA – UNIDADE 1 
Os processos “Iso” ---- são caracterizados por apresentarem uma propriedade constante;
PROCESSO
PROPRIEDADEINVARIÁVEL
Isotérmico
T (Temperatura)--cte
IsobáricoouIsocórico
P (Pressão) --cte
Isométricoou Isovolumétrico
V (Volume) --cte
Isentálpico
H (Entalpia) --cte
Isentrópico
S (Entropia) --cte
Tabela 1 : Terminologia e propriedade para processos Iso.
CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TERMODINÂMICA – UNIDADE 1 
 Ciclos termodinâmicos
 Um ciclo termodinâmico é uma sequência de processos que começa e termina no mesmo estado. No final do ciclo todas as propriedades possuem os mesmos valores que tinham no início. Consequentemente, terminado o ciclo o sistema não experimenta nenhuma variação líquida do estado.
 Os ciclos geralmente são utilizados para produzir potência ou fornecer refrigeração. A vantagem de se executar um ciclo termodinâmico é que, uma vez que o sistema retorna ao seu estado inicial, o ciclo pode ser repetido continuamente. 
Estado 1 = Estado 2
CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TERMODINÂMICA – UNIDADE 1 
Pressão (P):
Múltiplos do Pascal frequentemente utilizados: kPa, bar e o MPa
Fatores de conversão para atmosfera padrão (atm)
CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TERMODINÂMICA – UNIDADE 1 
Manômetros de tubo com líquido.
CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TERMODINÂMICA – UNIDADE 1 
Manômetros de tubo com líquido.
Calcule as pressões nos pontos A,B,C.
Calcule as pressões nos pontos A,B,C e D.
CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TERMODINÂMICA – UNIDADE 1 
Exercício 1. Um conjunto cilindro-pistão vertical, contendo um gás é colocado sobre uma placa quente. O pistão inicialmente repousa sobre os batentes. Com o início do aquecimento, a pressão do gás aumenta. Em que pressão, em bar, o pistão começa a subir? Considere que o pistão se move suavemente no cilindro e que g = 9,81 m/s2. 
CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TERMODINÂMICA – UNIDADE 1 
Exercício 2. Um sistema que consiste em 3 kg de um gás em um conjunto cilindro-pistão sofre um processo durante o qual a relação entre a pressão e o volume específico é dada por pv0,5 = constante. O processo inicia com p1 = 250 kPa, V1 = 1,5 m3 e termina com p2 = 100 kPa. Determine o volume específico final, em m3/kg. Represente o processo em um gráfico de pressão versus volume específico. 
MKT-MDL-01
Versão 03