Capítulo 2 Energia

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Cap. 2 – Energia e Primeira Lei da Termodinâmica
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2.1 – Conceitos mecânicos de energia
2.1.1 – Trabalho e energia cinética
s
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EC = Variação de energia cinética (EC)
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2.1.2 – Energia potencial
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2.2 – Transferência de energia por trabalho
W = Trabalho da força
Equação utilizada para determinar o trabalho :
realizado durante a expansão ou compressão de um gás
de deformação de uma barra sólida
de deformação de uma película líquida
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Definição termodinâmica de trabalho :
Um sistema realiza trabalho sobre as suas vizinhanças se o único efeito sobre tudo aquilo externo ao sistema puder ser o levantamento de um peso.
Trabalho é um modo de transferir energia
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2.2.1 – Convenção de sinais
W > 0 = Trabalho realizado pelo sistema
W < 0 = Trabalho realizado sobre sistema
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Trabalho não é uma propriedade do sistema !
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2.2.2 – Trabalho de expansão ou compressão
gás
gás
F=pA
Diferencial inexata
dx
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p
V
Um processo (em quase-equilíbrio) 
descrito pela expressão pVn = cte é 
chamado de um 
processo politrópico
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2.2.3 – Exemplos de trabalho
a) Alongamento de uma barra sólida
b) Potência transmitida por um eixo
c) Potência eletrica
d) Trabalho devido a magnetização
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2.3 – Energia de um sistema
2.3.1 – Primeira Lei da Termodinâmica
O trabalho líquido realizado por ou sobre um sistema fechado submetido a um processo adiabático entre dois estados dados, dependo somente dos estados inicial e final.
2.3.2 – Variação de energia
(ad = processo adiabático)
E = energia total - propriedade
Energia total inclui : Energia cinética , Energia potencia e outras formas
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2.3.3 – Energia interna
Quando se realiza trabalho para comprimir uma mola, armazena-se energia no interior da mola
Quando uma bateria é carrega (com energia elétrica) armazena-se energia eletroquímica na mesma.
Na termodinâmica aplicada à engenharia considera-se a variação de energia total de um sistema constituída de três contribuições macroscópicas:
Energia cinética , Energia potencial gravitacional e energia interna
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2.3.4 – Balanço de energia
1
2
WA
WB
Princípio da conservação da energia
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2.4 – Transferência de Energia por calor
2.4.1 – Convenção de sinais
W > 0 = Trabalho realizado pelo sistema
W < 0 = Trabalho realizado sobre sistema
Q > 0 = Transferência de calor realizado para o sistema
Q < 0 = Transferência de calor realizado do sistema
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Diferencial inexata
Transferência de calor não é uma propriedade do sistema !
Taxa de transferência de calor:
(Potência térmica) [J/s] ou [W]
= fluxo de calor [W/m2]
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2.5 – Balanço de energia para sistemas fechados
Outros formatos do balanço de energia:
diferencial
instantâneo
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2.6 – Análise de energia para ciclos
2.6.1 – Balanço de energia
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2.6.2 – Ciclos de potência
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2.6.3 – Ciclos de refrigeração e Bomba de calor
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Segunda lista de exercícios