1ª Lei da Termodinâmica e Transferência de Calor

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Aula 3 
1ª Lei da Termodinâmica e 
Transferência de Calor 
Trabalho Realizado por um Gás 
O trabalho realizado por um gás confinado em um 
reservatório isolado: 
Se o volume do gás aumenta: W > 0 
Se o volume do gás diminui: W < 0 
Cuidado: não confunda trabalho realizado por um gás com 
trabalho realizado sobre um gás. 
Removendo 
algumas esferas: 
deslocamento 
p/ cima 
empurra o 
êmbolo p/ cima 
Processos Termodinâmicos 
O processo de levar o sistema do estado inicial ao estado final é 
chamado de processo termodinâmico. 
Na prática, existem várias maneiras de se fazer isso. 
Exemplos: 
Calor e Trabalho 
O estado final é indistinguível: não se pode dizer se é produto 
de transferência de calor, trabalho sobre o gás ou uma 
combinação de ambos. 
A energia interna Eint de um sistema tende a aumentar se acrescermos 
energia na forma de calor Q, e a diminuir, se removermos energia na 
forma de trabalho W realizado pelo sistema. 
1ª Lei da Termodinâmica 
1ª Lei: 
quantidade independente 
da trajetória 
propriedade 
intrínseca do sistema 
(energia interna) 
realizado pelo gás (sistema) 
forma infinitesimal: 
Casos Especiais da 1ª Lei 
Processos: 
Adiabático: não há troca de calor 
Volume Constante: o sistema não pode realizar trabalho 
Ciclo: a energia interna deve permanecer a mesma 
pois o sistema volta ao estado inicial 
Expansão Livre: não há troca de calor e nenhum 
trabalho é realizado pelo sistema 
Casos Especiais da 1ª Lei 
Exercício 1: 
 
Suponha que 1 kg de água a 100 ºC é convertido em vapor a 100 ºC à 
pressão atmosférica padrão (1 atm = 1,01×105 Pa) no arranjo da 
figura. O volume da água varia de um valor inicial de 1,0×10‒3 m3 do 
líquido para 1,671 m3 do vapor. Durante esse processo: 
 
a) Qual é o trabalho realizado pelo 
sistema? 
b) Qual é a energia transferida sob a 
forma de calor? 
c) Qual é a variação da energia 
interna do sistema? 
Mecanismos de Transferência de Calor 
Condução: é a transferência de calor 
provocada pelas colisões (agitação 
térmica) dos átomos do material. 
Resistência Térmica: 
condutividade 
térmica 
mau condutor de calor 
Mecanismos de Transferência de Calor 
é a transferência de calor por transporte 
do próprio meio material. 
Convecção: 
No caso mais simples, a convecção surge quando um 
fluido (gás ou líquido) é aquecido. 
O fluido (na maioria das vezes) se expande, ficando menos denso 
e sobe. Já a parte mais frio do fluido (mais denso), desce. 
Mecanismos de Transferência de Calor 
Radiação: é a transferência de calor na 
forma de ondas eletromagnéticas. 
Não é necessário a existência de um meio 
material para ocorrer. Exemplo: Sol 
Lei de Stefan-Boltzmann: 
constante 
de Stefan: 
emissividade (0 < ε < 1) 
Exercício 2: 
 
A figura mostra a seção reta de uma parede feita com uma camada 
interna de madeira, de espessura La, uma camada externa de tijolos, de 
espessura Ld (= 2La), e duas camadas externas de espessura e 
composição desconhecidas. A condutividade térmica da madeira é ka e 
a dos tijolos é kd (= 5ka). A área A da parede também é desconhecida. 
A condução térmica através da parede atingiu o regime estacionário. 
As únicas temperaturas conhecidas são T1 = 25 ºC, T2 = 20 ºC e 
T5 = ‒10 ºC. Qual é a temperatura T4? 
	Aula 3�1ª Lei da Termodinâmica e Transferência de Calor
	Trabalho Realizado por um Gás
	Processos Termodinâmicos
	Calor e Trabalho
	1ª Lei da Termodinâmica
	Casos Especiais da 1ª Lei
	Casos Especiais da 1ª Lei
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	Mecanismos de Transferência de Calor
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	Número do slide 12