Aula 01 - Fundamentos de Termodinâmica

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Aula 01 
 
Apresentação da disciplina 
Conceitos fundamentais de Termodinâmica 
Descrevendo sistemas e seus comportamentos 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Facvldade Maurício de Nassau 
Curso: Engenharia Civil 
Disciplina: Fundamentos de Termodinâmica 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Apresentação da disciplina 
• Ementa 
– Unidade I 
• Conceitos fundamentais de Termodinâmica 
– Definição de sistemas 
• Descrevendo sistemas e seus comportamentos 
– Propriedades 
– Estado 
– Processos 
– Estado estacionário 
– Ciclo Termodinâmico 
– Propriedade extensiva 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Apresentação da disciplina 
• Ementa 
– Unidade I (Continuação) 
• Descrevendo sistemas e seus comportamentos 
– Propriedade intensiva 
– Fases 
– Substância pura 
– Equilíbrio 
– Estados de equilíbrio 
• Medição de temperatura 
– Escalas termométricas 
– Calor sensível e calor latente 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Apresentação da disciplina 
• Ementa 
– Unidade I (Continuação) 
• 1ª Lei da Termodinâmica 
– Revisão da 1ª Lei da Termodinâmica para uma mudança de 
estado num sistema 
– 1ª Lei da Termodinâmica aplicada a volumes de controle 
– Propriedades volumétricas de fluidos puros 
 
• 1ª Avaliação 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Apresentação da disciplina 
• Ementa 
– Unidade II 
• 2ª Lei da Termodinâmica 
– Revisão da 2ª Lei da Termodinâmica para uma mudança de 
estado num sistema 
– 2ª Lei da Termodinâmica aplicada a volumes de controle 
– Entropia 
– Análise Termodinâmica de processos 
• Máquinas térmicas 
– Motores térmicos e refrigeradores 
– O processo reversível 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Apresentação da disciplina 
• Ementa 
– Unidade II (continuação) 
• Máquinas térmicas 
– Ciclo de Carnot: rendimento térmico do ciclo de Carnot 
– Máquinas reais e ideais 
– Aplicações na Engenharia 
 
• 2ª avaliação 
 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Apresentação da disciplina 
• Avaliações: 
– 1ª avaliação – 7,0 
• Relatórios das aulas práticas – 1,0 
• Discussão de artigos científicos – 1,0 
• Questões realizadas em sala de aula – 1,0 
 
– 2ª avaliação – 10,0 
– 2ª chamada das avaliações anteriores 
– Avaliação final 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Referências Bibliográficas 
• JEWETT JR, J. W.; SERWAY, R. A. Física para cientistas e 
engenheiros. Vol. 2. São Paulo, SP: Cengage Learning, 2011. 
 
• SONNTAG, R. E.; BORGNAKKE, C. Introdução à Termodinâmica 
para Engenharia. Rio de Janeiro, RJ: LTC Livros Técnicos e 
Científicos Editora S.A., 2003. 
 
• TIPLER, P. A.; MOSCA, G. Física para cientistas e engenheiros. 
Vol. 1. Rio de Janeiro, RJ: LTC Livros Técnicos e Científicos 
Editora S.A., 2009. 
 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Por que estudar Termodinâmica? 
Produção de energia 
Altas tecnologias 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Por que estudar Termodinâmica? 
Carros 
Refrigeradores 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
O que é a Termodinâmica? 
• É a ciência que trata das transformações de 
energia de quaisquer espécies, umas nas outras. 
Estando incluídas as formas de calor e trabalho. 
 
• Termodinâmica Clássica 
– Abordagem macroscópica 
• Termodinâmica Estatística 
– Abordagem microscópica 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Conceitos fundamentais de Termodinâmica 
• Sistema 
– É a quantidade de massa escolhida para a análise 
da termodinâmica 
– Pode ser homogêneo ou heterogêneo 
• Vizinhança 
– É tudo aquilo que é externo ao sistema 
• Fronteira 
– É a superfície real ou imaginária que separa o 
sistema de sua vizinhança. Pode ser fixa ou móvel. 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Exemplo: Gás contido em um cilindro com uma 
parede móvel 
Fronteira: paredes do 
recipiente 
O sistema é o gás contido em um 
recipiente com uma parede 
móvel 
A vizinhança é todo o ar externo 
ao recipiente 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Conceitos fundamentais de Termodinâmica 
• Tipos de sistemas 
– Sistemas abertos 
• A fronteira permite a troca de energia e de matéria 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Conceitos fundamentais de Termodinâmica 
• Tipos de sistemas 
– Sistemas fechados 
• A fronteira permite apenas a troca de energia 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Conceitos fundamentais de Termodinâmica 
• Tipos de sistemas 
– Sistemas isolados 
• A fronteira não permite a troca de energia e nem de 
matéria. Não há nenhum tipo de interação entre o 
sistema e sua vizinhança 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Exemplos 
Sistema 
aberto 
Sistema 
fechado 
Sistema 
isolado 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Conceitos fundamentais de Termodinâmica 
• Sistema fechado também é denominado de 
massa de controle 
• Sistema aberto permite a troca de matéria 
(massa) 
– Quando há fluxo de massa é denominado 
volume de controle 
• Neste caso, a fronteira é denominada superfície de 
controle 
 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Exemplo 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Qual o interesse da Engenharia na 
Termodinâmica? 
• Estudar sistemas e suas relações com a 
vizinhança. 
– A termodinâmica é necessária para a análise de 
diversos processos que ocorrem em equipamentos 
industriais de grande importância, tais como 
centrais termoelétricas, refrigeradores por 
compressão de vapor, motores, etc. 
• O domínio dessa ciência é essencial para a projeção 
destes equipamentos e sistemas com o melhor custo-
benefício. 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Descrevendo sistemas e seus comportamentos 
• Propriedade Termodinâmica 
– Pode ser qualquer característica observável de 
uma substância. 
 
• Propriedade extensiva 
– É a propriedade que depende do tamanho 
(extensão) do sistema ou do volume de controle 
• Exemplos: volume e massa 
 
 
 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Descrevendo sistemas e seus comportamentos 
• Propriedade intensiva 
– É a propriedade que independe do tamanho do 
sistema ou do volume de controle. 
• Exemplos: temperatura e pressão 
 
• De maneira geral, se uma quantidade de matéria, 
num dado estado, é dividida em duas partes 
iguais, cada parte apresentará o mesmo valor das 
propriedades intensivas e a metade do valor das 
propriedades extensivas da massa original 
Profa. Ma. Nathália Pereira 
Descrevendo sistemas e seus comportamentos 
• Estado Termodinâmico de um sistema 
– É a sua condição como descrito pelas suas 
características físicas, ou seja, suas propriedades. 
 
• Processo 
– Ocorre quando há uma mudança de estado do 
sistema. Os vários estados intermediários através 
dos quais o sistema passa durante seu percurso do 
estado inicial para o estado final é o caminho do 
processo.