Aula 08-03-2021 FormEnergia

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TERMODINÂMICA FORMAS DE 
ENERGIA
Estácio FIB. Coordenação de Engenharia Civil Docente: Audenice Silva audenicesilva.silva@gmail.com
CONTEÚDO
• OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM;
• ENERGIA POTENCIAL ;
• ENERGIA INTERNA;
• ENERGIA CINÉTICA;
• ENERGIA MECÂNICA.
OBJETIVOS DE 
APRENDIZAGEM
• AO TÉRMINO DO ASSUNTO O 
ALUNO DEVERÁ SER CAPAZ DE:
• DESCREVER SOBRE OS TIPOS 
DE ENERGIA;
• DIFERENCIAR OS TIPOS DE 
ENERGIA;
• CALCULAR O TRABALHO 
REALIZADO NUM CICLO;
• CALCULAR A VARIAÇÃO DA 
ENERGIA INTERNA NUM 
SISTEMA TERMODINÂMICO.
ENERGIA 
POTENCIAL
• É uma forma de energia associada à
posição de um corpo no espaço, onde
sua unidade no SI é Joule (J/kg) –
homenagem ao físico britânico James P.
Joule (1818 -1889) que estudou a
natureza do calor e descobriu as suas
relações com o trabalho mecânico. Suas
descorbertas levaram para teoria da
conservação de energia (1a Lei da
Termodinâmica).
• Imagine um corpo de massa m elevado a
uma altura h1 ao cair para h2 transforma
sua energia potencial em energia de
movimento, essa força mínima requerida
sobre o corpo quando cai de uma altura h
é determinada pelo trabalho (W), onde:
𝑾 = 𝑭 × 𝒅 = 𝒎× 𝒈 × 𝒉
𝑬𝑷 = 𝒎× 𝒈 × 𝒉Onde,
𝑬𝑷 é energia potencial (no SI é dada em J/kg);
m é a massa do sistema (kg/m³);
g é aceleração da gravidade (m/s²);
h é elevação em relação ao referencial adotado para o sistema termodinâmico (m). 
https://www.youtube.com/watch?v=7uWIjCYM_mQ
ENERGIA CINÉTICA
• A energia cinética é uma forma de
energia térmica devido ao
movimento de translação
(movimento através do espaço que
ocorre em uma dimensão), rotação
(está envolvido nas formas das
distribuições eletrônicas nos átomos e
nas direções das quais os átomos
podem formar ligações) e de
vibração dos átomos e moléculas (as
vibrações das ligações dos átomos se
dão em: estiramento, compressão e
deformação) .
ENERGIA CINÉTICA
• Considerando a aceleração do corpo: 
𝑑𝑣
𝑑𝑡
, então:
𝒅𝑾 = 𝒎×
𝒅𝒗
𝒅𝒕
× 𝒅𝒉
Por definição velocidade 𝒗 =
𝒅𝒉
𝒅𝒕 , logo:
A equação de trabalho fica:
𝒅𝑾 = 𝒎× 𝒗 × 𝒅𝒗, 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑔𝑟𝑎𝑛𝑑𝑜:
𝑊 = 𝑚න
𝑣1
𝑣2
𝑣𝑑𝑣 =
𝑊 = 𝑚
𝑣2
2
2
−
𝑣1
2
2
=
1
2
.𝑚. ∆𝑣2
• Portanto, cada uma das grandezas 
é uma energia cinética. Logo, 
𝑬𝑪 =
𝟏
𝟐
.𝒎. 𝒗𝟐, onde:
• EC é a energia cinética do 
movimento, no SI dada em J/kg e 
no sistema inglês de engenharia é 
o pé-lb força (ft lbf)
• m é a massa do sistema (kg/m³), 
e v é a velocidade (m/s). 
ENERGIA INTERNA
• Como observado no primeiro experimento de Joule, a
energia potencial gravitacional das massas foi
transferida para água de modo que a energia interna
do sistema aumentou devido a energia de movimento
(energia cinética).
• A energia interna de uma substância é a soma da
energia cinética de suas partículas constituintes
(moléculas) mais a energia de atração entre elas. Quando
um material é aquecido, a energia cinética de suas
moléculas aumenta. Portanto, pode-se dizer que a lei de
conservação da energia pode ser escrita como:
∆𝑈 = 𝑊
• Considerando o segundo momento sem o isopor, as
paredes diatérmicas, a temperatura volta a inicial T0.
Com as paredes revestida novamente, foi introduzido
um aquecedor na água e passou-se uma corrente
elétrica por ele, visando a realização do mesmo
trabalho (J) que a queda das massas na fase inicial. De
novo a temperatura do sistema subiu para T1. Ou seja, a
mesma quantidade de trabalho, independentemente
da forma como é realizado, ocasiona a mesma
mudança de estado do sistema. Portanto:
• Calor é a energia transferida de um objeto devido à
diferença de temperatura.
• Trabalho é a transferência de energia que não se dá
pela transferência de temperatura entre dois corpos.
Trabalho realizado 
no sistema
Variação de energia
interna
ENERGIA INTERNA
• Observe que no experimento de Joule calor é a
diferença entre o trabalho realizado sobre o
sistema, no caso diatérmico, e o trabalho realizado
pelo sistema, no caso adiabático.
• Lei de conservação de energia (1ª Lei da
Termodinâmica), será:
∆𝑈 = 0 = 𝑊 + 𝑄
Para o sistema fechado a energia pode 
ser transferida através do trabalho e da 
transferência de calor. A quantidade 
total de energia é conservada em todas 
transformações e transferências. 
• Lembre-se que:
(W +) Trabalho feito sobre o sistema
(tende a aumentar a energia
interna do mesmo).
(W -) Trabalho 
Realizado pelo sistema.
(Q +) O Calor é transferido 
para o sistema.
(Q -) O Calor é transferido 
do sistema.
“A energia não pode ser criada nem destruída apenas transformada de uma forma em outra"
ENERGIA MECÂNICA
• É a capacidade de um corpo realizar
trabalho. Quando essa capacidade está
relacionada com o movimento, denomina-
se energia cinética. Se a capacidade está
relacionada com a posição de um corpo,
chama-se energia potencial.
• A máquina térmica é um dispositivo que
transforma a energia interna de um
combustível em energia mecânica.
Também pode ser definida como o
dispositivo capaz de converter calor em
trabalho.
VAMOS 
PRATICAR??
1. Um certo sistema realiza trabalho de 200 J e 
ao mesmo tempo absorve 150 J de calor. De 
quanto variou a energia interna do sistema?
Solução:
A variação da energia interna é:
∆𝑈 = 𝑊 + 𝑄
∆𝑈 = −200 + 150 = −50 𝐽
Neste caso, a energia interna variou de -50J,
pois, para o sistema realizar trabalho o mesmo
perde energia, ao mesmo tempo que o calor é
transferido, absorvido tende aumentar a energia
interna.
2. No processo termodinâmico mostrado na figura a seguir, determine 
o trabalho total realizado no ciclo ABCD.
3. (Petrobras) Um sistema termodinâmico está submetido a um ciclo composto por 
três processos. No primeiro processo, o sistema recebe 40 kJ de calor e executa 
um trabalho de 40 kJ. No segundo processo, são cedidos 120 kJ de calor, porém 
a variação da energia interna é nula. No terceiro processo, 20 kJ de calor são 
retirados do sistema.
• Com base nas informações do texto, é correto afirmar que, durante o
ciclo, a variação total da energia interna é:
a) 𝑁𝑢𝑙𝑎 𝑏) + 10𝑘𝐽 𝑐) − 15𝑘𝐽 𝑑) − 100𝑘𝐽 𝑒) 140𝑘𝐽
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
1. Considere o ar atmosférico como um gás ideal e determine o volume específico e a 
densidade para a pressão atmosférica padrão na temperatura de 20 0C ( adote a massa 
molecular do ar = 28,97 kg/kmol , 𝑅= 8 314 J/ kmol-K ). Gabarito: 𝜈 ≅ 0,83 𝑚3/𝑘𝑔 𝜌 =
1,2 𝑘𝑔/𝑚³
2. Um tanque cilíndrico vertical contém 4,0 kg de monóxido de carbono gás à temperatura de 
-50 0C. O diâmetro interno do tanque é, D=0,2 m e o comprimento, L=1,0 m. Determinar a 
pressão, em bar exercida pelo gás. Gabarito: P ≅ 84,41 bar
3. Um sistema fechado recebe 75 cal de calor de uma fonte térmica, ao mesmo tempo em que 
se expande realizando 200 J de trabalho. Levando-se em conta que 1 cal = 4,18 J, qual foi a 
variação da energia interna do gás, em joules, nesse processo? Gabarito: ∆𝑈 = 113,5 J
TERMODINÂMICA –
CONCLUSÃO FORMAS 
DE ENERGIAS
DIANTE DO EXPOSTO CONCLUI-SE 
QUE É DE FUNDAMENTAL 
IMPORTÂNCIA O ESTUDO DO 
ASSUNTO ABORDADO USANDO 
LIVRO-TEXTO PARA UMA MELHOR 
COMPREENSÃO PARA O 
DESENVOLVIMENTO DOS DEMAIS 
ASSUNTOS .
PRÓXIMA AULA 15/03/2021 
CONTINUAÇÃO DO TEMA: FORMAS 
DE ENERGIA
BOA LEITURA E BONS ESTUDOS!!
BIBLIOGRAFIA
1. CALLEN, H. B. Thermodynamics and an
Introduction to Thermostatistics. 2. ed. Nova
Jersey: John Wiley & Sons Inc, 1988.
2. Gilberto Leno Luiz Negro. Termodinâmica. 1.
São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2004.
3. MACEDO, H. Físico-Química. Editora LTC, 1982.
4. PEREIRA, CAMILA DE OLIVEIRA. Termodinâmica.1ª
Edição. Rio de Janeiro: SESES, 2017. 144 p: il.
5. VAN WYLEN, G. J. SONNTAG,
R.E. Fundamentos da Termodinâmica. 8a
edição. São Paulo: Editora Edgard Blucher LTDA,
2013.
...
CONSIDERAÇÕES 
FINAIS
OBRIGADA!!