aula 3 termodinâmica

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Termodinâmica
aula 3
Prof. Júlio
Transição de fase
Gráfico dasTransições de fase
Agua no ambiente
Quantidade total => 1,3 x 109 Km3
97,5 % - água salgada
Calotas polares , geleiras e subsolos
0,27 % de 2,5 % em lagos e rios 
9,3 x 104 Km3 
0,007% do total
Ciclo da água
Dilatação térmica
Dilatação térmica
Dilatação térmica
Exemplo 1
Os trilhos de uma ferrovia são assentados com pequenos intervalos entre si para evitar deformações e rompimentos caso a temperatura aumente! Calcular o coeficiente de dilatação linear do material que compõe o trilho de comprimento inicial de 1 m que sob uma variação de 10 °C aumenta seu comprimento em 0,01 cm.
L0 = 1m = 100cm ; ΔT = 10 °C ; ΔL = 0,01 cm ; α = ?
Solução: ΔL = L0 α ΔT => 0,01 = 100 α 10
α = 1 X 10-5
Dilatação térmica
Exemplo 2
Duas colunas de comprimento L0A e L0B sustentam uma plataforma horizontal. Obter a relação entre os coeficientes de cada coluna para que a plataforma permaneça horizontal sempre independente da temperatura.
Dilatação térmica
Para quaisquer ΔT as variações de comprimento devem ser iguais
ΔLA = ΔLB
L0A αA ΔT = L0B αB ΔT 
L0A αA = L0B αB 
Resposta: αA = L0B 
 αB L0A
Dilatação térmica (volumétrica)
Uma paralelepípedo de possui uma face com 40 cm de comprimento e 15 cm de largura. A altura desse paralelepípedo é 20 cm. O sólido é feito de ferro α = 12 x 10-6 °C-1. Qual a variação de volume desse sólido ao ser aquecido de 25°C a 125 °C.
Volume inicial do sólido V0 = 40*15*20 = 12000 cm3
ΔT = 125 – 25 = 100 °C
α = 12 x 10-6 °C-1
ΔV = ?
ΔV = V0 β ΔT = 12000 (3 * 12 x 10-6 ) * 100
ΔV = 43,2 cm3
Dilatação térmica (volumétrica)
“Caminho” descrito pelo sistema na transformação .
Processos
P1
V1
T1
P2
V2
T2
Processos
Durante a transformação
Isotérmico
temperatura constante
Isobárico
Pressão constante
Isovolumétrico
volume constante
Adiabático
É nula a troca de calor com a vizinhança.
1º Lei da Termodinâmica
Durante uma transformação, o gás pode trocar energia com o meio ambiente sob duas formas: calor e trabalho. Como resultado destas trocas energéticas, a energia interna do gás pode aumentar, diminuir ou permanecer constante.
“A variação da Energia interna ΔU de um sistema é expressa por meio da diferença entre a quantidade de calor Q trocada com o meio ambiente e o trabalho W realizado durante a transformação.”
1º Lei da Termodinâmica
 por trocas de trabalho com a vizinhança 
 por trocas de calor com a vizinhança
Conclusão:
A energia interna de um sistema fechado pode variar:
Trocas de calor (Q)
Trocas de calor (Q)
Energia Térmica é trocada na forma de calor
Capacidade de absorver calor depende do material
Ao absorver calor o material – variação da energia interna (temperatura)
Q ~ variação de temperatura
Q ~ massa
Trocas de calor
Q = c m Δ T 
Q = c m (tf – ti)
c = calor específico do material
Calor Específico
1 cal / g °C = 4186.799993 J / kg 
Gráfico dasTransições de fase
Transição de fase
Os materiais absorvem calor para trocar seu estado físico
A Temperatura não varia durante a mudança de fase
T constante
Q ~ massa
Q = L m
Transformações de fases
Quantidade de calor
Exemplo 1: Qual a quantidade de calor necessária para transformar 500 g de gelo inicialmente a 5°C para água a 20 °C?
cgelo = 2220 J/Kg, LF = 333 J/kg, cliq = 4190 J/kg
Q1 = cgelo *m * (0°C – (-5°C)) = 2220 J/Kg * 0,5 kg * 5°C = 
Q2 = LF *m = LF = 333 J/kg * 0,5 kg =
Q3 = cliq *m * (20°C – 0°C) = 4190 J/kg * 0,5 * 20 =
Quantidade de calor
Q1 = cgelo *m * (0°C – (-5°C)) = 2220 J/Kg * 0,5 kg * 5°C 
Q1 = 5550 J
Q2 = LF *m = LF = 333 J/kg * 0,5 kg 
Q2 = 166,5 J
Q3 = cliq *m * (20°C – 0°C) = 4190 J/kg * 0,5 * 20 
Q3 = 41900J
Qt = Q1 + Q2 + Q3 = 47616,5 J 
Transformações no trabalho
ΔU = U2 – U1
Variação Energia Interna
W > 0 → sistema realiza trabalho
W < 0 → sistema sofre trabalho
Q > 0 → sistema recebe calor 
Q < 0 → sistema perde calor