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TERMODINÂMICA CLÁSSICA AULA 1 • Termodinâmica; • Aplicação da Termodinâmica na Engenharia • Leis da Termodinâmica; • Sistema e volume de controle; • Processos e ciclos; • Propriedades de um sistema; • A lei zero da Termodinâmica; • Escalas de temperatura; Prof. Rodolfo Derossi Gonçalves Termodinâmica A termodinâmica pode ser entendida como a ciência da energia. energia – capacidade de causar alterações A palavra termodinâmica vem do grego – therme(calor) e dynamis(movimento) Aplicação da Termodinâmica na Engenharia • Motores de automóveis; • Turbinas; • Bombas e Compressores; • Usinas Térmicas (nucleares, combustíveis fósseis, biomassa ou qualquer outra fonte térmica); • Sistemas de propulsão para aviões e foguetes; • Sistemas de combustão; • Sistemas criogênicos, separação de gases e liquefação; • Aquecimento, ventilação e ar condicionado; • Refrigeração (por compressão de vapor, absorção ou adsorção); • Bombas de calor; • etc.... Leis da Termodinâmica A termodinâmica é regida por três leis: • 1ª LEI DA TERMODINÂMICA – Princípio da conservação de energia Ee – Es = ΔE • 2ª LEI DA TERMODINÂMICA – Energia tem qualidade, quantidade e direção • LEI ZERO DA TERMODINÂMICA – Principio do equilíbrio térmico A importância da homogeneidade das unidades A termodinâmica está constantemente utilizando equações que englobam várias grandezas físicas. Muitas das vezes essas grandezas dentro de uma equação não se apresentam dentro de um padrão, como o SI e ou não apresentam a mesma unidade. Colocando em palavras mais fáceis, não se podem somar maçãs com laranjas. A utilização correta das unidades evitará erros na resolução dos problemas e muitas das vezes o conhecimento de unidades ajudará no desenvolvimento de fórmulas básicas. Sistemas e volume de controle SISTEMA TERMODINÂMICO Sistema termodinâmico consiste em uma quantidade de matéria ou região para a qual nossa atenção está voltada. Demarcamos um sistema termodinâmico em função daquilo que desejamos calcular. Tudo que se situa fora do sistema termodinâmico é chamado MEIO ou VIZINHANÇA. Sistemas e volume de controle Sistema Fechado - É o sistema termodinâmico no qual não há fluxo de massa através das fronteiras que definem o sistema. Volume de Controle - Ao contrário do sistema fechado, é o sistema termodinâmico no qual ocorre fluxo de massa através da superfície de controle que define o sistema. Sistemas e volume de controle Sistema isolado - nenhuma matéria ou energia (nem como trabalho nem na forma de calor) é transferido para dentro ou para fora do sistema. Propriedades de um sistema São as características de um sistema. Como exemplos mais conhecidos têm-se a pressão P, volume V, a temperatura T e a massa m. As propriedades podem ser divididas em: • Intensivas – não dependem da massa de um sistema, de seu tamanho, como exemplo tem-se a temperatura pressão e densidade; • Extensivas – dependem do tamanho do sistema, como a massa total e o volume total, ou seja, se subdividirmos o sistema em várias partes a soma desta é igual ao total; • Especificas – são as propriedades extensivas por unidade de massa, como o volume específico(v=V/m). Estado e equilíbrio ESTADO Estado e equilíbrio EQUILÍBRIO • equilíbrio térmico; • equilíbrio mecânico; • equilíbrio de fase; • equilíbrio químico. Processos e ciclos Processo é a mudança de um estado de equilíbrio para outro. O caminho percorrido pelo processo é chamado de percurso. Processos e ciclos PROCESSO QUASE ESTÁTICO OU PROCESSO QUASE DE EQUILÍBRIO. Processos e ciclos • Processo isotérmico – temperatura constante; • Processo isobárico – pressão constante; • Processo isocórico – volume constante. Diz-se que um sistema executou um ciclo quando ele retorna ao estado inicial no final do processo. Ou seja, para um ciclo, o estado final e inicial é igual. A 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 equilibrio térmico entre si ". A lei zero da termodinâmica define os medidores de temperatura, os TERMÔMETROS. Escalas de temperatura Quatro escalas de temperatura são hoje usadas para se referir à temperatura, duas escalas absolutas e duas escalas relativas; são elas respectivamente: Escala KELVIN (K) e RANKINE (°R) e escala Celsius (°C) e Fahrenheit (°F). Escalas de temperatura Exp.: Escreva a relação entre graus Celsius (ºC) e Fahrenheit (°F). Referência • YUNNUS A. ÇENGEL; MICHEL A. BOLES. Termodinâmica. 5 ed. São Paulo: McGraw-Hill, 2006.
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