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Termodinâmica 1

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Termodinâmica I
Introdução à termodinâmica
Prof. Msc. Raphael Nascimento
1
Termometria
 Noções de estado térmico:
 Critérios:
 Sensorial
 Medições quantitativas
 O objetivo da termometria é estabelecer a relação entre as variações
da propriedade escolhida com as variações do estado térmico do
sistema.
2
Termometria
 Temperatura
 Medida física do grau de agitação molecular
a
b
T
Propriedade (estado)
T = ax + b onde a tga = a
3
Termometria
 Temperatura X propriedades físicas
a
b
T
Propriedade (estado)
Sólido Líquido
TE
TF
4
Termometria
 Escalas de Temperatura
 Relativas
 Celsius (°C)
 Nessa escala são atribuídos os valores 0°C para o ponto de gelo da água 
e 100°C para o de vaporização.
 Fahrenheit (°F)
 32°F para o ponto de gelo
 212 °F para a vaporização
5
Termometria
 Escala absoluta 
 Kelvin (°K ou K)
 Rankine (°R)
 Principais conversões:
 Celsius para Kelvin: T(K) = T(°C) + 273
 Rankine para Kelvin:
 Fahrenheit para Kelvin: 
6
Calorimetria
 Calor
 Quando dois corpos “A” e “B” em temperaturas diferentes Ta e
Tb são colocados em contato, isolados de qualquer outro. O
corpo mais quente perde energia para o mais frio.
A B
Ta > Tb
Fluxo de calor será sempre
do corpo com temperatura
mais elevada para o de menos
elevada.
Fluxo de calor
7
Calorimetria
 Unidade de energia na forma de calor
 Caloria (cal): é a quantidade necessária de calor recebida por um grama de
água que ocorrerá na variação de 1°K de temperatura.
 Tipos de Calor
 Sensível: É aquele que provoca apenas uma variação de temperatura dos
corpos, diferenciando-se do calor latente, que muda a estrutura física
dos mesmos.
 Latente: Também chamado de calor de transformação, é a grandeza
física relacionada à quantidade de calor que uma unidade de massa de
determinada substância deve receber ou ceder para mudar de fase, ou
seja, passe do sólido para o líquido, do líquido para o gasoso e vice versa
8
Calorimetria
 Sensível X Latente
T
Propriedade (estado)
Calor sensível
Calor latente
s
S +L
L L + G
9
Calorimetria 
 Equações empíricas
 Calor sensível: dQ = m.c.dT
 m = massa, c = calor específico
 Calor latente: dQ = mL
 m = massa, L = calor latente
 Calor latente de fusão
 Calor latente de vaporização
10
Calorimetria
 Capacidade térmica
 Resistência térmica das substâncias
Calor sensível
11
Transferência de calor
 Tipos de transferência
 Condução: Precisa de um meio para ser propagada
 Convecção: Precisa de um meio para ser propagada
 Irradiação: Não precisa de um meio para ser propagada.
12
Transferência de calor
 Fluxo de calor
tempo
Unidade: Watt
13
Transferência de calor
 Condução
dx
T2 T1
T2 > T1
Lei de Fourier
A distância é inversamente 
proporcional ao fluxo de calor
k = constante de condutividade térmica específica do material
A = área do material
14
Transferência de calor
Resistência térmica
T1 T2
T1 > T2
Fluxo 
1 2
TX
dx1 dx2
15
Dilatações térmicas
 Dilatação térmica dos sólidos
 a = Coeficiente de dilatação térmica linear (1/k)
 k = constante de condutividade do material
L0
Lf
∆L
16
Dilatação térmica superficial (β)
A=L0
1 x L0
2
L0
1
L0
2
Lf
1
Lf
2
Área final
17
Dilatação térmica volumétrica
dyf
dz0
dy0
dx0
dzf
dxf
18
Transferência de Calor
 Convecção 
 É a transferência de calor de um local para outro pelo movimento de fluidos.
A presença de movimento de volumes do fluido aumenta a transferência de
calor entre a superfície sólida e o fluido (líquidos ou gases).
19
Transferência de Calor
 Convecção natural ou livre
 Quando calor é transferido pela circulação de fluidos devido a
flutuação da mudanças de densidade induzidas pelo próprio calor.
20
Transferência de Calor
 Lei do Resfriamento de Newton
 A= área
 H = coeficiente de transferência de calor por convecção
 dT [Tobj (temperatura da superfície do objeto) –Tamb (ambientes)]
21
Transferência de Calor
 Irradiação
 Lei de Stefan-Boltzman
 O poder de emissão de um corpo negro é diretamente proporcional a
temperatura absoluta (K) elevada a quarta potência.
22

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