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Termodinâmica Aplicada
Prof. Cesar Augusto Lampe Linhares da Fonseca
C-Ap 2019
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O que é Termodinâmica
Conceitos básicos 2 (Continuação)
Lei zero da Termodinâmica
A lei zero
Só muito tempo depois de se ter numerado as leis da termodinâmica é que se verificou a necessidade de se fazer, formal e explicitamente o enunciado do conceito que hoje é denominada de lei zero
Para não reordenar as leis, o que causaria confusão, utilizou-se o número zero.
A lei zero foi formalmente enunciada por Sir Ralph Howard Fowler (1889-1944) no primeiro terço do século XX.
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A lei zero
A lei zero pode ser facilmente caracterizada utilizando-se três corpos, por exemplo: A, B e C.
A lei zero pode ser enunciada assim:
Dois sistemas em equilíbrio térmico com um terceiro, estão em equilíbrio térmico entre si.
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Se o sistema A está em equilíbrio térmico com o sistema C e sistema B está em equilíbrio térmico com o mesmo sistema C então o sistema A e o sistema B estão em equilíbrio térmico entre si.
A aplicação da lei zero da termodinâmica torna útil e prático o termômetro.
Permite que se realize determinações de temperatura que seriam impossíveis se ela não existisse.
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Escalas Termométricas
Escalas Termométricas
Escalas termométricas são um conjunto de regras que permite associar, de forma biunívoca, números a estados térmicos.
Para tanto, é necessário também identificar qual a regra (ou qual o conjunto de regras) que está sendo utilizado no processo de nomear (identificar) os estados térmicos (temperaturas).
Utilizando dois estados térmicos perfeitamente conhecidos, fáceis de serem obtidos, reproduzíveis e constantes.
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Escalas Termométricas
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Escala Fahrenheit
A escala Fahrenheit é construída seguindo-se a definição de escala termométrica, entretanto Fahrenheit utilizou como ponto fixo inferior, não o gelo fundente, mas uma mistura de gelo e sal, que hoje em dia é chamada de mistura frigorifica.
Acreditava ele que esta mistura produzia a menor temperatura que se podia alcançar e a partir desta ideia (como qualquer um de nós faria) atribuiu o número zero a este estado térmico.
O início de formação de gelo em água seria definido como 32 graus e a ebulição da água seria 180 graus acima deste valor. Conferindo assim uma variedade de frações possíveis. A temperatura do corpo é próximo de 100°F.
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Escala Fahrenheit
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Escala Celsius
Proposta em 1742.
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Anders Celsius (1701-1744)
Escala Kelvin
Definição do zero Absoluto mantendo a escala Celsius
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Lord Kelvin (1824-1907)
Escala Rankine
Definição do zero Absoluto mantendo a escala Fahrenheit.
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William Rankine (1820-1872)
Conversão entre escalas
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Conta aproximada de cabeça
Conversão de Fahrenheit para Centígrado 
Conversão de Centígrado para Fahrenheit 
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Dilatação Térmica
Dilatação Térmica
Um dos efeitos mais visíveis que se manifesta no processo de transferência de calor (energia térmica) entre corpos é o fenômeno da dilatação térmica.
Acontece tanto com os corpos sólidos, quanto com os líquidos e os gases
O fenômeno de dilatação é sempre volumétrica, entretanto é comum se tratar a dilatação como ocorrendo de três formas distintas: linear, superficial e volumétrica.
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Dilatação Volumétrica
se T0 = 0
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Dilatação Volumétrica
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Dilatação dos gases
Sólidos e líquidos
Dependem do corpo e da temperatura
Gás ideal
Não depende da substância e da temperatura
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A dilatação e a definição de temperatura absoluta
Para eliminar a dependência de comprimento e de temperatura, Lord Kelvin, em 1848, propôs o conceito de Temperatura Absoluta; uma temperatura que não dependesse de nenhuma substância. 
A Temperatura Absoluta é gerada com uma escala termométrica que não possui valores negativos. Entretanto, é uma temperatura empírica, isto é, que depende da substância termométrica.
Problema em relação à dimensão zero do volume de um gás.
Extrapolação da curva porque gases ideias se liquefazem perto do zero absoluto.
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A dilatação e a definição de temperatura absoluta
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Temperatura Absoluta 0K
A Temperatura Absoluta só foi possível de ser definida, porque foi aceito:
que o gás não se liquefaz a baixas temperaturas;
que o gás é ideal, ou seja, tem um coeficiente de dilatação volumétrico igual a ;
o gás pode ter volume zero.!!!
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Gás ideal
Gás ideal
Quais gases eram ideais? 
Quais são as condições que os gases deviam satisfazer para se comportavam como gases ideais? 
Gás ideal ou gás perfeito é aquele que obedece, simultaneamente, as leis de Boyle e Charles.
A lei de Boyle-Mariotte diz respeito a uma transformação do tipo isotérmica (transformação que mantém a temperatura constante) enquanto a lei de Charles diz respeito a uma transformação isobárica (pressão constante).
A lei de Gay-Lussac, por sua vez, diz respeito às transformações isométricas (volume constante).
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Gás ideal
Quando a lei de Boyle e a Lei de Charles são usadas simultaneamente para descrever o comportamento de um gás ideal elas permitem que se chegue a seguinte expressão:
Esta equação é válida para a unidade de matéria (1 mol).
Os experimentos precisos de determinação do coeficiente de dilatação volumétrica de diversos gases realizados por Regnault (Henri Victor Regnault – 1810-1878) comprovaram que um gás real, diferentemente do gás ideal não tem um coeficiente de dilatação volumétrico único [(real)(ideal)]. Os trabalhos de Regnault mostram que um gás real pode ter seu comportamento descrito pelo formalismo de gás ideal quando sua densidade é baixa.
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Gás ideal
Lorde Kelvin, com seu trabalho mostrou que o conceito de temperatura absoluta deduzida pelo método do gás ideal.
Portanto para fins práticos Temperatura (Temperatura Absoluta Termodinâmica, Temperatura Absoluta ou simplesmente Temperatura) é medida num termômetro a gás a volume constante, quando a pressão do gás contido no termômetro, na temperatura do ponto triplo da água, tende a zero (gás a baixa densidade, ou seja gás ideal)
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A definição atual de temperatura
Escalas de temperaturas eram referidas a dois pontos fixos.
1954 – 10ª Conferência Internacional de Pesos e Medidas mudou isto.
O ponto triplo da água
O ponto de referência da escala termométrica foi, por acordo internacional, escolhido ser o ponto triplo da água (pressão de 4,58 Torr ou 0.611 kPa e temperatura de 273,16K ou 0,01°C ).
curva de sublimação
curva de fusão
curva de vaporização
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Ponto triplo de ciclohexano
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