Aula 3 - leis termodinâmica

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(princípio da conservação da energia)(princípio da conservação da energia)
Em um sistema fechado, a energia só pode cruzar a fronteira do sistema de duas formas:
Calor e trabalhoCalor e trabalho 
Energia produzida
Energia fornecida
Eficiência de um processo de conversão =
A eficiência raramente é de 100% → perdas no processo
energia química → energia térmica → energia mecânica → energia elétrica
Eficiência de combustão 
(energia química → energia térmica)
b ã i l d fi iê i dFatores como combustão incompleta reduzem a eficiência do processo
Poder calorífico de um combustível:
Exemplos: 
Carvão  = 11.900 a 23.800 kJ/Kg
Diesel = 42.200 kJ/Kg
U â i 235 8 2 107 kJ/KUrânio 235 = 8,2 x 107 kJ/Kg
Eficiência de combustão 
(energia química → energia térmica)
Reação de combustão: gera água (líquida ou vapor)
Poder calorífico inferior (PCI): água gerada na forma de vapor
(parte da energia da combustão é perdida para evaporar a água)(parte da energia da combustão é perdida para evaporar a água)  
Poder calorífico superior (PCS): água gerada na forma líquida 
A diferença é o calor de vaporização da água 
E l P d l ífi d liExemplo: Poder calorífico da gasolina
Poder calorífico inferior (PCI): 44.000 kJ/Kg
Poder calorífico superior (PCS): 47.300 kJ/Kg
Eficiência térmica 
( i é i → i â i )(energia térmica → energia mecânica)
trabalho produzido (eixo da turbina)trabalho produzido (eixo da turbina)
calor fornecido (fluido de trabalho)
Eficiência térmica = 
Eficiência do gerador 
(energia mecânica → energia elétrica)
potência elétrica produzida
potência mecânica fornecida
Eficiência do gerador = 
potência mecânica fornecida
energia química→ energia térmica→ energia mecânica→ energia elétricaenergia química → energia térmica → energia mecânica → energia elétrica
Efi iê i l b lEficiência global:
Eficiência globalEficiência global
Motores a gasolina: 26 a 30%
Motores a diesel: 34 a 40%
Usinas termoelétricas: 40 a 60%Usinas termoelétricas: 40 a 60%
Eficiência de conversão de eletricidade em luz = 
intensidade da luz (fótons/s)( / )
potência elétrica fornecida
Lâmpada incandescente:
Eficiência ≈ 10%
Lâmpada fluorescente:
Eficiência ≈ 40%Eficiência   40%
d f d lperdas na forma de calor
Eficiência mecânica
(energia mecânica → energia mecânica)
perdas por atrito (calor)p p ( )
Eficiência ≈ 72%
Eficiência global:
Eficiência global:
Energia macroscópica
A energia macroscópica de um sistema está relacionada ao movimento e à influência de 
fatores externos como a gravidade, magnetismo e eletricidade
Energia macroscópica
Energia cinética é energia que um sistema possui como resultado de seu movimento:
Energia potencial é energia que um sistema possui como resultado de sua altura em umEnergia potencial é energia que um sistema possui como resultado de sua altura em um 
campo gravitacional:
Energia microscópica
Energia sensível 
(moléculas isoladas)