MULTIVIX_Máquinas-térmicas_parte1

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1 2015 
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2 2015 
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A palavra termodinâmica teve origem na junção de dois 
vocábulos gregos, therme (calor) e dynamis (força) que têm 
a ver com as primeiras tentativas para transformar calor em 
trabalho e que constituíram o objetivo primordial desta 
ciência. 
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A ciência da termodinâmica surgiu pela necessidade de 
aperfeiçoar o funcionamento das primeiras máquinas a vapor, 
de que é exemplo a máquina de Newcomen construída no 
princípio do século XVIII. 
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máquina 
de 
Newcomen 
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Atualmente a termodinâmica não se ocupa apenas das 
transformações onde ocorrem trocas de calor e de trabalho 
mas estendeu-se a todas as outras formas de energia e suas 
transformações, podendo dizer-se que a termodinâmica é a 
ciência que estuda a energia nas suas diversas formas. 
12 2015 
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Uma das leis fundamentais da Natureza é a lei da 
conservação da energia. Estabelece que, durante 
qualquer interação, a energia pode mudar de forma, mas a 
quantidade total de energia mantém-se constante, isto é, não 
se pode criar, nem destruir, energia. 
13 2015 
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O primeiro princípio da termodinâmica é, apenas, uma 
expressão da lei da conservação da energia afirmando, 
ainda, que a energia é uma propriedade termodinâmica da 
matéria. 
14 2015 
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O segundo princípio da termodinâmica afirma que nem 
todas as transformações em que a energia se conserva 
podem ocorrer. Algumas transformações da Natureza 
dificilmente ocorrem nos dois sentidos. 
15 2015 
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A termodinâmica tem um papel essencial no projeto e análise 
de motores de automóveis e de aviões a jato, de centrais 
térmicas convencionais e nucleares, de sistemas de ar 
condicionado e de máquinas frigorificas. Por isso, um bom 
entendimento dos princípios da termodinâmica tem sido uma 
parte essencial da formação dos engenheiros. 
16 2015 
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Algumas aplicações práticas de máquinas térmicas 
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Aplicações Residenciais e Comerciais 
18 2015 
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Aplicações na Indústria 
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Aplicações na Indústria 
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Aplicações no Meio Ambiente 
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Aplicações na Medicina 
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Aplicações nas Fronteiras Tecnológicas 
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A termodinâmica tem um papel essencial no projeto e análise 
de motores de automóveis e de aviões a jato, de centrais 
térmicas convencionais e nucleares, de sistemas de ar 
condicionado e de máquinas frigorificas. Por isso, um bom 
entendimento dos princípios da termodinâmica tem sido uma 
parte essencial da formação dos engenheiros. 
24 2015 
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ENERGIA 
 
A energia é uma das grandezas físicas fundamentais da 
natureza. Pode-se até dizer que o constituinte básico do 
universo é a energia. A própria matéria, constituída de 
microscópicas partículas denominadas átomos, pode ser 
considerada uma manifestação de energia. A maior fonte de 
energia, no planeta Terra, é o sol. 
25 2015 
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TIPOS DE ENERGIA 
Energia Cinética 
 
 
Todo corpo em movimento possui este tipo de energia, que, 
quanto maior for a velocidade e a massa do corpo, maior ela 
será. 
26 2015 
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TIPOS DE ENERGIA 
Energia Cinética 
 
Quando um carro dá uma batida, por exemplo, o estrago é 
produzido pela energia cinética que o carro tinha por estar 
em movimento. Por isso o estrago aumentará quanto maior 
for a velocidade no momento da batida. 
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TIPOS DE ENERGIA 
Energia Cinética 
 
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TIPOS DE ENERGIA 
Energia Potencial 
 
Imagine um corpo, situado a uma certa altura, que é 
abandonado até se chocar com o chão. A energia potencial 
que ele tinha pelo fato de estar a uma certa altura se 
transforma, durante a queda, em energia cinética, que acaba 
sendo percebida pelo 
estrago da pancada. 
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TIPOS DE ENERGIA 
Energia Potencial 
 
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TIPOS DE ENERGIA 
Energia térmica 
 
Este tipo de energia nos interessa de um modo especial. 
Todo o sistema de refrigeração se baseia em transporte de 
energia térmica. 
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TIPOS DE ENERGIA 
Energia térmica 
 
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MUDANÇA DE ESTADO DA MATÉRIA 
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MUDANÇA DE ESTADO DA MATÉRIA 
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MUDANÇA DE ESTADO DA MATÉRIANa ebulição da água ao nível do mar ela começa a ferver aos 
100ºC e, por mais que se forneça energia ao sistema, a 
temperatura não passará disso: toda a energia está sendo 
consumida para transformar a água em vapor. 
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MUDANÇA DE ESTADO DA MATÉRIA 
Em uma cidade com maior altitude, veremos que a 
temperatura de ebulição se mantém fixa, mas num valor 
menor. O macarrão, por exemplo, só cozinha acima dos 94ºC. 
Se tentar cozinhar macarrão em La Paz, na Bolívia, obteremos 
uma gosma intragável, pois neste local a água ferve 87ºC. 
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MUDANÇA DE ESTADO DA MATÉRIA 
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CALOR 
Quando coloca-se um corpo quente em contato com um 
corpo frio, nota-se, depois de um certo tempo, que eles 
atingem um equilíbrio térmico, ou seja, passam a ter a 
mesma temperatura. 
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CALOR 
A energia térmica é SEMPRE ,transferida do corpo mais 
quente para o mais frio. A energia que, por causa da 
diferença de temperatura, foi transferida de um corpo para o 
outro, é denominada calor. 
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VAMOS RELEMBAR ALGUNS CONCEITOS 
FUNDAMENTAIS? 
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CALOR 
 
A definição de calor é energia térmica em trânsito, ou 
seja, está em constante movimentação e transferência 
entre os corpos. 
 
O calor irá fluir sempre do corpo de maior temperatura 
para o corpo de menor temperatura. 
42 2015 
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TRANSMISSÃO DE ENERGIA TÉRMICA 
 Os mecanismos fundamentais de transferência de calor 
são: 
 
 Condução 
 
 Convecção 
 
 radiação 
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CONDUÇÃO TÉRMICA 
 
A condução pode se definida como o processo pelo qual a 
energia é transferida de uma região de alta temperatura 
para outra de temperatura mais baixa. 
Na condução térmica ocorre a transferência de energia das 
partículas mais energéticas para partículas menos 
energéticas de uma substância. 
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Na figura acima podemos verificar a condução do calor através de uma 
barra de metal. Aderindo pequenas boloinhas de cera ao longo da barra 
e aquecendo apenas uma extremidade, observaremos a queda sucessiva 
delas, a medida que o calor se espalha ao longo da barra. 
CONDUÇÃO TÉRMICA 
 
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CONVECÇÃO TÉRMICA 
 
A convecção é a forma de transmissão do calor que ocorre 
principalmente nos fluidos (líquidos e gases). 
 
Na condução o calor é transmitido de átomo a átomo 
sucessivamente, na convecção a propagação do calor se dá 
através do movimento do fluido envolvendo transporte de 
matéria. 
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CONVECÇÃO TÉRMICA 
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CONVECÇÃO TÉRMICA 
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RADIAÇÃO TÉRMICA 
 
Na radiação o calor é transmitido da uma superfície em alta 
temperatura para a que está em temperatura mais baixa 
quando tais superfícies estão separados no espaço, ainda 
que exista vácuo entre elas. 
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 A tartaruga recebe calor 
do sol por radiação e, da 
areia, por condução. 
 
 O ar ao seu redor se 
aquece por convecção. 
 
RADIAÇÃO TÉRMICA 
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 Efeito estufa é o nome dado à retenção 
de calor na Terra causada pela 
concentração de gases de diversos 
tipos. A intensificação desse fenômeno 
ocorre com a emissão de alguns 
poluentes e é responsável pelo aumento 
da temperatura média do planeta, o que 
pode causar sérios problemas 
ambientais. 
 
 Os gases estufa (que impedem a 
dispersão dos raios solares) de maior 
concentração na Terra são o dióxido de 
carbono (CO2), o metano (CH4), o óxido 
nitroso (N2O) e compostos de 
clorofluorcarbono (CFC). A maioria deles 
é proveniente da queima de 
combustíveis fósseis (carvão, petróleo e 
derivados), florestas e pastagens. 
 
RADIAÇÃO TÉRMICA 
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Aplicação: Garrafa Térmica 
 Condução - evitada pelo vácuo 
entre as paredes duplas e pela 
tampa isolante. 
 
 radiação - evitada pelas paredes 
espelhadas que refletem as 
radiações, tanto de dentro para 
fora como vice-versa. 
 
 Convecção - evitada pelo vácuo 
entre as paredes duplas. 
 
 
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1) (MACKENZIE) Dos processos a seguir, o único onde praticamente todo o calor 
se propaga por condução é quando ele se transfere: 
 
a) Do Sol para a Terra. 
 
b) Da chama de um gás para a superfície livre de um líquido contido num bule que 
está sobre ela. 
 
c) Do fundo de um copo de água para um cubo de gelo que nela flutua. 
 
d) De uma lâmpada acesa para o ar que a cerca. 
 
e) De um soldador em contato com o metal que está sendo soldado. 
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1) (MACKENZIE) Dos processos a seguir, o único onde praticamente todo o calor 
se propaga por condução é quando ele se transfere: 
 
a) Do Sol para a Terra. 
 
b) Da chama de um gás para a superfície livre de um líquido contido num bule que 
está sobre ela. 
 
c) Do fundo de um copo de água para um cubo de gelo que nela flutua. 
 
d) De uma lâmpada acesa para o ar que a cerca. 
 
e) De um soldador em contato com o metal que está sendo soldado. 
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2) (UFMG) A radiação é o único processo de transferência de energia térmica no 
caso: 
 
a) Da chama do fogão para a panela. 
 
b) Do Sol para um satélite de Júpiter. 
 
c) Do ferro de soldar para a solda. 
 
d) Da água para um cubo de gelo flutuando nela. 
 
e) De um mamífero para o meio ambiente. 
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2) (UFMG) A radiação é o único processo de transferência de energia térmica no 
caso: 
 
a) Da chama do fogão para a panela. 
 
b) DoSol para um satélite de Júpiter. 
 
c) Do ferro de soldar para a solda. 
 
d) Da água para um cubo de gelo flutuando nela. 
 
e) De um mamífero para o meio ambiente. 
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3) (FGV-SP) Quando há diferença de temperatura entre dois pontos, o calor pode 
fluir entre eles por condução, convecção ou radiação, do ponto de temperatura mais 
alta ao de temperatura mais baixa. O "transporte" de calor se dá juntamente com o 
transporte de massa no caso da: 
 
a) condução somente 
 
b) convecção somente 
 
c) radiação e convecção 
 
d) Irradiação somente 
 
e) condução e convecção 
 
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3) (FGV-SP) Quando há diferença de temperatura entre dois pontos, o calor pode 
fluir entre eles por condução, convecção ou radiação, do ponto de temperatura mais 
alta ao de temperatura mais baixa. O "transporte" de calor se dá juntamente com o 
transporte de massa no caso da: 
 
a) condução somente 
 
b) convecção somente 
 
c) radiação e convecção 
 
d) Irradiação somente 
 
e) condução e convecção 
 
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4) (ITA) Uma garrafa térmica, devido às paredes espelhadas, impede trocas de 
calor por: 
 
 
a) condução. 
 
b) radiação. 
 
c) convecção. 
 
d) reflexão 
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4) (ITA) Uma garrafa térmica, devido às paredes espelhadas, impede trocas de 
calor por: 
 
 
a) condução. 
 
b) radiação. 
 
c) convecção. 
 
d) reflexão 
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5) (MACKENZIE) Assinale a alternativa correta: 
 
a) A condução e a convecção térmica só ocorrem no vácuo. 
 
b) A radiação é um processo de transmissão de calor que só se verifica em meios 
materiais. 
 
c) A condução térmica só ocorre no vácuo, no entanto a convecção térmica se 
verifica inclusive em materiais no estado sólido. 
 
d) No vácuo a única forma de transmissão de calor é por condução. 
 
e) A convecção térmica só ocorre nos fluídos, ou seja, não se verifica no vácuo e 
tão pouco em materiais no estado sólido. 
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5) (MACKENZIE) Assinale a alternativa correta: 
 
a) A condução e a convecção térmica só ocorrem no vácuo. 
 
b) A radiação é um processo de transmissão de calor que só se verifica em meios 
materiais. 
 
c) A condução térmica só ocorre no vácuo, no entanto a convecção térmica se 
verifica inclusive em materiais no estado sólido. 
 
d) No vácuo a única forma de transmissão de calor é por condução. 
 
e) A convecção térmica só ocorre nos fluídos, ou seja, não se verifica no vácuo e 
tão pouco em materiais no estado sólido. 
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6) (ITA) Uma garrafa térmica impede, devido ao vácuo entre as paredes duplas, 
trocas de calor por: 
 
a) condução apenas. 
 
b) convecção apenas. 
 
c) convecção e condução. 
 
d) radiação apenas. 
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6) (ITA) Uma garrafa térmica impede, devido ao vácuo entre as paredes duplas, 
trocas de calor por: 
 
a) condução apenas. 
 
b) convecção apenas. 
 
c) convecção e condução. 
 
d) radiação apenas. 
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7) (UFOP) Durante as noites de inverno usamos um cobertor de lã a fim de 
proteger-nos do frio. Fisicamente é correto afirmar que: 
 
a) a lã retira calor do meio ambiente, fornecendo-o ao nosso corpo. 
 
b) a lã possui um baixo coeficiente de condutividade térmica, diminuindo, portanto 
o fluxo de calor para o ambiente. 
 
c) a lã possui um alto coeficiente de condutividade térmica, diminuindo, portanto o 
fluxo de calor para o ambiente. 
 
d) a lã possui um baixo coeficiente de condutividade térmica, aumentando, 
portanto o fluxo de calor para o ambiente. 
 
e) a lã possui um alto coeficiente de condutividade térmica, aumentando, portanto 
o fluxo de calor para o ambiente. 
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7) (UFOP) Durante as noites de inverno usamos um cobertor de lã a fim de 
proteger-nos do frio. Fisicamente é correto afirmar que: 
 
a) a lã retira calor do meio ambiente, fornecendo-o ao nosso corpo. 
 
b) a lã possui um baixo coeficiente de condutividade térmica, diminuindo, portanto 
o fluxo de calor para o ambiente. 
 
c) a lã possui um alto coeficiente de condutividade térmica, diminuindo, portanto o 
fluxo de calor para o ambiente. 
 
d) a lã possui um baixo coeficiente de condutividade térmica, aumentando, 
portanto o fluxo de calor para o ambiente. 
 
e) a lã possui um alto coeficiente de condutividade térmica, aumentando, portanto 
o fluxo de calor para o ambiente. 
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8) (FOC-SP) Quando se aquece a extremidade de uma barra de ferro, o calor se 
propaga para toda a barra. Neste caso o calor se propaga, principalmente, por: 
 
a) condução. 
b) diluição. 
c) indução. 
d) convecção. 
e) radiação. 
68 2015 
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8) (FOC-SP) Quando se aquece a extremidade de uma barra de ferro, o calor se 
propaga para toda a barra. Neste caso o calor se propaga, principalmente, por: 
 
a) condução. 
b) diluição. 
c) indução. 
d) convecção. 
e) radiação. 
69 2015 
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9) (CEFET-PR) Para melhorar o isolamento térmico de uma sala, deve-se: 
 
a) aumentar a área externa das paredes. 
b) utilizar um material de maior coeficiente de condutibilidade térmica. 
c) dotar o ambiente de grandes áreas envidraçadas. 
d) aumentar a espessura das paredes. 
e) pintar as paredes externas de cores escuras. 
70 2015 
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9) (CEFET-PR) Para melhorar o isolamento térmico de uma sala, deve-se: 
 
a) aumentar a área externa das paredes. 
b) utilizar um material de maior coeficiente de condutibilidade térmica. 
c) dotar o ambiente de grandes áreas envidraçadas. 
d) aumentar a espessura das paredes. 
e) pintar as paredes externas de cores escuras. 
71 2015 
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10)(U.F. Santa Maria-RS) Ao encostar a mão em um metal e, logo após, em um 
pedaço de madeira, estando os dois últimos à temperatura ambiente, tem-se a 
sensação que o metal está mais frio. Isso ocorre porque ________________ da 
madeira é _______________do metal. 
 
a) o calor específico, maior do que o. 
b) a capacidade térmica, maior do que a. 
c) a capacidade térmica, menor do que a. 
d) a condutibilidadetérmica, maior do que a. 
e) a condutividade térmica, menor do que a. 
 
 
72 2015 
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10)(U.F. Santa Maria-RS) Ao encostar a mão em um metal e, logo após, em um 
pedaço de madeira, estando os dois últimos à temperatura ambiente, tem-se a 
sensação que o metal está mais frio. Isso ocorre porque ________________ da 
madeira é _______________do metal. 
 
a) o calor específico, maior do que o. 
b) a capacidade térmica, maior do que a. 
c) a capacidade térmica, menor do que a. 
d) a condutibilidade térmica, maior do que a. 
e) a condutividade térmica, menor do que a. 
 
 
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11) (UNEB-BA) Quando uma pessoa pega na geladeira uma garrafa de cerveja e 
uma lata de refrigerante à mesma temperatura, tem sensações térmicas 
diferentes, porque, para a garrafa e a lata, são diferentes: 
 
a) os coeficientes de condutividade térmica. 
b) os coeficientes de dilatação térmica. 
c) os volumes. 
d) as massas. 
e) as formas geométricas. 
 
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11) (UNEB-BA) Quando uma pessoa pega na geladeira uma garrafa de cerveja e 
uma lata de refrigerante à mesma temperatura, tem sensações térmicas 
diferentes, porque, para a garrafa e a lata, são diferentes: 
 
a) os coeficientes de condutividade térmica. 
b) os coeficientes de dilatação térmica. 
c) os volumes. 
d) as massas. 
e) as formas geométricas. 
 
75 2015 
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12) (UFPI) A transferência de calor de um ponto a outro de um meio pode efetuar-
se por três processos diferentes. Sabe-se que, conforme o meio, há um 
processo único possível ou um predominante. Assim, no vácuo, num fluido e 
num sólido a transferência de calor se efetua, respectivamente, por: 
 
a) convecção, radiação, condução. 
b) condução, convecção, radiação. 
c) radiação, convecção, condução. 
d) condução, radiação, convecção. 
e) radiação, condução, convecção. 
 
76 2015 
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12) (UFPI) A transferência de calor de um ponto a outro de um meio pode efetuar-
se por três processos diferentes. Sabe-se que, conforme o meio, há um 
processo único possível ou um predominante. Assim, no vácuo, num fluido e 
num sólido a transferência de calor se efetua, respectivamente, por: 
 
a) convecção, radiação, condução. 
b) condução, convecção, radiação. 
c) radiação, convecção, condução. 
d) condução, radiação, convecção. 
e) radiação, condução, convecção. 
 
77 2015 
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A máquina térmica é um dispositivo que transforma a 
energia interna de um combustível em energia 
mecânica. 
78 2015 
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Também pode ser definida como o dispositivo capaz 
de converter calor em trabalho. 
79 2015 
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Tanto as máquinas térmicas a vapor, que operam com o vapor 
d'água produzido em uma caldeira, quanto as máquinas 
térmicas de combustão interna que operam devido aos gases 
gerados pela queima de combustíveis. 
80 2015 
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O seu funcionamento é baseado no aumento da energia 
interna das substâncias envolvidas e no trabalho realizado, e 
tanto a energia interna, quanto o trabalho, dependem da 
quantidade de energia na forma de calor que foi transferida à 
substância 
81 2015 
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LEI ZERO DA TERMODINÂMICA 
A lei zero da termodinâmica afirma que "Se dois corpos A 
e B estão separadamente em equilíbrio térmico com um 
terceiro corpo T, A e B estão em equilíbrio térmico entre si" 
Essa lei permite a definição de uma escala de temperatura, 
como por exemplo, as escalas de temperatura Celsius, 
Fahrenheit, Kelvin, Réaumur, Rankine, Newton e Leiden 
82 2015 
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A conservação de energia é um Princípio que se aplica a 
qualquer sistema, assim como a conservação de massa. 
 
(1° Lei da termodinâmica) 
83 2015 
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1° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
É uma versão da lei de conservação da energia. Este 
postulado admite que diversas formas de trabalho podem 
ser convertidas umas nas outras, elucidando que a energia 
total transferida para um sistema é igual à variação de sua 
energia interna, ou seja, em todo processo natural, a energia 
do universo se conserva sendo que a energia do sistema 
quando isolado é constante. 
84 2015 
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1° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
Observa-se também a equivalência entre trabalho e calor, 
onde constatou-se que a variação Q - W é a mesma para 
todos os processos termodinâmicos. 
85 2015 
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1° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
 
A 1° lei da termodinâmica, citada por Rudolf Clausius em 
1850, refere-se a processos termodinâmicos cíclicos. Sempre 
que o trabalho for produzido pela máquina térmica geradora 
de calor, certa quantidade desta energia é consumida. 
86 2015 
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1° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
 
A Rudolf Clausius descreveu a primeira lei referindo-se a 
existência de uma função do estado do sistema chamada 
energia interna (U), expressa em termos de uma equação 
diferencial para os estados de um processo termodinâmico. 
87 2015 
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1° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
Esta equação diferencial pode ser traduzida em palavras 
como se segue: 
 
"Em um processo termodinâmico fechado, a alteração da 
energia interna do sistema é igual à diferença entre o 
alteração do calor acumulado pelo sistema e da alteração do 
trabalho realizado". 
88 2015 
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1° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
A energia interna é a soma das energias cinética e potencial 
de todas as partículas que constituem este sistema. 
 
Por esta razão, é considerada uma propriedade do sistema, 
depende somente do estado inicial e estado final do 
processo. 
89 2015 
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1° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
Ainda, quanto maior a taxa de calor que está sendo 
transferida a determinado sistema, maior será sua energia 
interna do sistema. 
 
Assim, temos: 
 
Q > 0, quando o sistema recebe calor 
Q < 0, quando o sistema perde calor 
90 2015 
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1° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
Desta forma, quanto maior a energia interna de um sistema, 
maior será seu potencial para a realização de trabalho. 
 
Assim, temos: 
 
W > 0, quando o sistema se expande e perde energia para o 
meio externo 
W < 0, quando o sistema se contrai e recebe energia do meio 
externo 
91 2015 
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1° LEI DA TERMODINÂMICA 
Formulação Matemática 
 
A equação que descreve a relação entre a pressão, volume e 
temperatura é dada por 
 
PV = nRT 
 
onde: 
é o número de mols e R é a constante universal dos gases 
R = 8,31 J/mol.K 
 
92 2015 
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1° LEI DA TERMODINÂMICA 
Formulação Matemática 
 
 
A 1° lei da termodinamica baseado no principio da 
conservação de energia define a função de estado energia 
interna. 
93 2015 
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1° LEI DA TERMODINÂMICA 
Formulação Matemática 
 
 
Podemos simplificar dizendo que a energia interna depende 
unicamente de dois estados, o inicial e o final. Num sistema 
fechado a indicação desta variação é dada como: 
 
94 2015 
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1° LEI DA TERMODINÂMICA 
Formulação Matemática 
Na equação acima, 
 
convencionou-se + Q positivo quando é acrescida energia ao 
sistema e negativo quando retirada; 
 
A energia interna diminui se for cedida energia para a 
vizinhança sob a forma de trabalho W 
95 2015 
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1° LEI DA TERMODINÂMICA 
Formulação Matemática 
Para o cálculo de trabalho (W), temos: 
 
𝒅𝑾 = 𝑭.𝒅𝒙, onde; 
𝑭 = 𝒑 × 𝑨 , 𝑒𝑛𝑡ã𝑜; 
𝒅𝑾 = 𝒑 × 𝑨 𝒅𝒙, então; 
𝒅𝑾 = 𝒑 𝑨 × 𝒅𝒙 , logo; 
𝒅𝑾 = 𝒑 × 𝒅𝑽 
 
onde p é a pressão e dV, volume na forma infinitesimal. 
96 2015 
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1° LEI DA TERMODINÂMICA 
Formulação Matemática 
Para o cálculo de trabalho (W), temos: 
 
𝒅𝑾 = 𝒑 × 𝒅𝑽 
 𝒅𝑾 = 𝒑 × 𝒅𝑽 
𝑾 = 𝒑 𝒅𝑽 
𝑾 = 𝒑 𝒅𝑽
𝑽𝒇
𝑽𝒊
 
97 2015 
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1° LEI DA TERMODINÂMICA 
Formulação Matemática 
Para o cálculo do calor (Q), temos: 
 
 
𝒅𝑸 = 𝒎 × 𝑪𝒑 × 𝒅𝑻 
 𝒅𝑸 = 𝒎 × 𝑪𝒑 × 𝒅𝑻 
𝑸 = 𝒎 × 𝑪𝒑 𝒅𝑻 
𝑸 = 𝒎 × 𝑪𝒑 𝒅𝑻
𝑻𝒇
𝑻𝒊
 
98 2015 
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1° LEI DA TERMODINÂMICA 
Formulação Matemática 
Para o cálculo de calor (Q) que envolva mudança de estado, 
temos: 
 
𝑸 = 𝒎 × 𝑳 
 
onde, 
m é massa e L é calor de transformação (específico a cada 
substância) 
99 2015 
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TRANSFORMAÇÕES TERMODINAMICAS 
Processo adiabático 
Processo em que não há troca de calor com o meio 
externo. [Q = 0] 
 
A variação da energia interna se deve ao trabalho pelo 
sistema. 
 
Exemplo: desodorante aerosol e champagne. 
100 2015 
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TRANSFORMAÇÕES TERMODINAMICAS 
Processo a volume constante 
Também chamado processo isométrico. 
 
O sistema não realiza trabalho. [W = 0] 
 
A variação da energia interna depende da diferença de 
temperatura. 
101 2015 
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TRANSFORMAÇÕES TERMODINAMICAS 
Processo ciclico 
A energia interna não varia porque obtém volume, pressão e 
temperatura iguais no estado inicial e final. 
 
O trabalho será negativo e corresponde à área dentro da 
figura. 
 
Por convenção: +W quando se desloca no sentido horário e 
-W quando desloca-se no sentido anti-horário. 
102 2015 
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TRANSFORMAÇÕES TERMODINAMICAS 
Processo a temperatura constante 
A temperatura não varia (transformação isotérmica). 
 
 
[∆U = 0] 
 
 
[Q = W] 
103 2015 
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TRANSFORMAÇÕES TERMODINAMICAS 
Processo a temperatura constante 
Em resumo; 
 
ADIABÁTICO Q = 0 
ISOVOLUMETRICO W = 0 
ISOTÉRMICO Q = W 
CICLICO Q = 0 
104 2015 
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2° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
Na segunda lei da termodinâmica, observa-se também a 
equivalência entre trabalho e calor, onde constatou-se que 
a variação Q - W é a mesma para todos os processos 
termodinâmicos. 
105 2015 
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2° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
 
 
A primeira lei da termodinâmica estabelece a 
conservação de energia em qualquer transformação, a 
segunda lei estabelece condições para que as 
transformações termodinâmicas possam ocorrer. 
106 2015 
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2° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
A segunda lei da termodinâmica, expressa, o principio geral 
da entropia de um sistema. 
 
"A quantidade de entropia de qualquer sistema isolado 
termodinamicamente tende a incrementar-se com o 
tempo, até alcançar um valor máximo". 
107 2015 
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2° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
A segunda lei da termodinâmica, expressa, o principio geral 
da entropia de um sistema. 
 
“Quando uma parte de um sistema fechado interage com 
outra parte, a energia tende a dividir-se por igual, até que 
o sistema alcance um equilíbrio térmico” 
 
108 2015 
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2° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
 
A segunda lei da termodinâmica afirma que as diferenças 
entre sistemas em contato tendem a igualar-se. 
 
As diferenças de pressão, densidade e, particularmente, as 
diferenças de temperatura tendem a equalizar-se. 
109 2015 
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2° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
 
 
Uma máquina térmica é aquela que provêm de trabalho 
eficaz graças à diferença de temperatura de dois corpos. 
110 2015 
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2° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
 
“Qualquer máquina térmica requer uma diferença de 
temperatura, pois nenhum trabalho útil pode extrair-se de 
um sistema isolado em equilíbrio térmico” 
111 2015 
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2° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
 
”É impossível a construção de uma maquina térmica que 
sem intervenção do meio exterior, consiga transferir calor de 
um corpo para outro de temperatura mais elevada” 
 
Enunciado de Clausius. 
112 2015 
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2° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
 
”É impossível a construção de um dispositivo que, por si só, 
isto é, sem intervenção do meio exterior, consiga transformar 
integralmente em trabalho o calor absorvido de uma fonte a 
uma dada temperatura uniforme” 
 
Enunciado de Kevin-Planck 
113 2015 
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2° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
 
“NÃO existe um processo termodinâmico possível onde o 
único resultado é a absorção de calor de um reservatório e 
sua conversão completa em trabalho”. 
 
Enunciado de Kevin 
114 2015 
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2° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
 
“Para que uma máquina térmica realize trabalho são 
necessárias duas fontes térmicas de diferentes 
temperaturas” 
 
Enunciado de Carnot 
115 2015 
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2° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
 
“Para transformar calor em energia cinética, utiliza-se uma 
máquina térmica, porém esta não terá 100% eficiencia na 
conversão”. 
 
Enunciado de Carnot 
116 2015 
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2° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
 
“uma caldeira de um barco a vapor não poderia produzir 
trabalho se o vapor estiver a temperaturas e pressão 
comparadas ao meio que a rodeia” 
117 2015 
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2° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
 
Um automóvel a 50 km/h é subitamente freado e toda a sua 
energia cinética será eventualmente transformada em 
energia interna das pastilhas de freio e outras fontes de 
atrito que se aquecerão. 
118 2015 
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2° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
𝒅𝑺
𝒅𝒕
≥ 𝟎 
onde S é a entropia do sistema 
 
A entropia de um sistema isolado nunca decresce. 
119 2015 
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2° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
𝒅𝑺
𝒅𝒕
≥ 𝟎 
onde S é a entropia do sistema 
120 2015 
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3° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
A terceira lei da termodinâmica foi desenvolvida por 
Walther Nernst entre 1906 e 1912, e diz que, quando um 
sistema se aproxima da temperatura do zero absoluto, todos 
os processos cessam, e a entropia tem um valor mínimo. 
121 2015 
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3° LEI DA TERMODINÂMICA 
 
Equação proposta por Nernst 
lim
𝑇→0
∆𝑠 = 0 
Onde; 
∆s = variação de entropia 
T = Temperatura