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Introdução e conceitos básicos
TERMODINÂMICA
Introdução e conceitos básicos
EMB5009 – Termodinâmica 1
Introdução e conceitos básicos
Introdução e conceitos básicos
2.2 – Macroscópico X Microscópico
Um sistema pode ser analisado do ponto de vista macroscópico ou microscópico:
Microscópico Analisa o comportamento dos átomos ou moléculas individualmente
Em 1 mm2 a 1 atm e 20°C = 3.1016 moléculas de O2
Existem casos onde é necessário a análise microscópica, 
mas não neste curso.
EMB5009 – Termodinâmica 2
mas não neste curso.
Macroscópico Analisa os efeitos totais ou médios de muitas moléculas
Exemplo: Pressão em recipiente devido a todas as moléculas 
ali contidas
pressão
Introdução e conceitos básicos
2.2 – Macroscópico X Microscópico
Considera a matéria como um meio contínuo, homogêneo e 
sem descontinuidade
Hipótese de meio contínuo
Macroscópico
P1
T1
V1
E1
V2
E
Neste curso usamos este
EMB5009 – Termodinâmica 3
gás
T1
...
Meio contínuo
gás
Meio não contínuo - moléculas
E2
V3
E3
Quando usar: tamanho do sistema 
analisado é grande com relação ao 
espaçamento das moléculas
Quando usar: gás rarefeito
Introdução e conceitos básicos
2.3 – Estado e propriedades de uma substância
Em termodinâmica se estuda a interação de energia entre 
sistemas. Isso gera uma mudança no sistema.
Mas como quantificar isso? 
Analisa as características do sistema em questão 
Exemplo: gás em um pistão
EMB5009 – Termodinâmica 4
Exemplo: gás em um pistão
GÁS
Que características são importantes?
P; T; V; m; ... 
Introdução e conceitos básicos
2.3 – Estado e propriedades de uma substância
Em um sistema que não esteja passando por nenhuma mudança é possível medir as 
propriedades do sistema que definem aquele estado
Em um determinado estado todas as propriedades do sistema possuem valor fixo e 
único
m = 1 kg m = 1 kg
EMB5009 – Termodinâmica 5
m = 1 kg
T = 20 ºC
V = 2 m3
m = 1 kg
T = 40 ºC
V = 2 m3
Estado 2Estado 1
Ou seja
Estado de um sistema indica um conjunto de propriedades fixas que 
descreve o sistema
Introdução e conceitos básicos
2.3 – Estado e propriedades de uma substância
Em termodinâmica tratamos de estados em equilíbrio Para dado estado, nenhuma 
propriedades muda (nem com o 
tempo nem com a posição dentro 
do sistema)
Eq. termodinâmico Eq. térmico Eq. mecânico Eq. químico Eq. de fase
EMB5009 – Termodinâmica 6
Todo o sistema tem a mesma temperatura
Não há variação de pressão (significativa) no sistema
Composição química fixa
Não há mudança de fase em nenhum ponto do sistema
Eq. térmico
Eq. mecânico
Eq. químico
Eq. de fase
Introdução e conceitos básicos
2.3 – Estado e propriedades de uma substância
Propriedade Característica do sistema (p, v, T, m, etc...)
Propriedades INTENSIVAS (T, , p...)
Propriedades EXTENSIVAS (m, V...)
Independentes da massa do sistema
Dependentes da massa do sistema
m = 1 kg
T = 20 ºC
V = 1 m3

EMB5009 – Termodinâmica 7
Dependentes da massa do sistema
m 
V
p
T
½ m 
½ V
p
T
½ m 
½ V
p
T
Extensiva
Intensiva
Introdução e conceitos básicos
2.3 – Estado e propriedades de uma substância
Recapitulando Um estado termodinâmico é descrito por suas propriedades. 
Porém quantas e quais?
PS: Algumas propriedades estão relacionadas 
EMB5009 – Termodinâmica 8
POSTULADO DE ESTADO
“O estado de um sistema compressível simples 
é determinado por duas propriedades 
intensivas independentes”
Introdução e conceitos básicos
2.3 – Estado e propriedades de uma substância
Sistema compressível simples (SCS): sem efeito de forças 
externas (gravitacional, magnética, de tensão superficial e etc)
ρ1= ρ1(T,v,h)
altura é importante!!!
ρ2= ρ2(T,v)
Altura não é 
EMB5009 – Termodinâmica 9
Para SCS : Precisa apenas 2 propriedades intensivas independentes para 
definir completamente o estado
altura é importante!!!
Não é SCS
importante!!!
SCS
Introdução e conceitos básicos
2.4 – Processos e ciclos
Se qualquer propriedade de um estado sofre mudança, o estado muda!
p Processo com estado inicial 
E1 e final E2
EMB5009 – Termodinâmica 10
E1 E2
Processo: toda mudança pela qual um sistema passa de um estado 
de equilíbrio para outro
E1 e final E2
Introdução e conceitos básicos
2.4 – Processos e ciclos
Sequência de processos
EMB5009 – Termodinâmica 11
Está em equilíbrio termodinâmico durante os processos?
Introdução e conceitos básicos
2.4 – Processos e ciclos
Na realidade não. Processos reais não se realizam em equilíbrio. 
Mas alguns podem ser aproximados como se estivessem!
Processo ideal ou quase estático: processo onde o desvio do equilíbrio é 
infinitesimal e todos os estados pelo qual o processo passa são considerados 
em equilíbrio – sucessão de estados de equilíbrio (processo lento). 
EMB5009 – Termodinâmica 12
Quase 
estático
Não quase 
estático
Introdução e conceitos básicos
2.4 – Processos e ciclos
Mas por que estudar processos quase-estáticos se eles não
refletem a realidade? 
Se assemelham a processos reais com erro desprezível
São fáceis de analisar
EMB5009 – Termodinâmica 13
São fáceis de analisar
Funcionam como padrões para processos reais (comparações)
Introdução e conceitos básicos
2.4 – Processos e ciclos
Processos específicos onde alguma propriedade é constante:
Isotérmico
Isobárico
Isocórico (Isométrico)
T cte
p cte
v cte  /v V m
E inicial = E final
EMB5009 – Termodinâmica 14
Ciclo termodinâmico: Quando o 
sistema sofre uma série de processos 
e retorna para o estado inicial
E inicial = E final
PS: Não confundir com ciclo mecânico
Introdução e conceitos básicos
2.4 – Processos e ciclos
Regime permanente: propriedades não modificam com o tempo
100 ºC
120 ºC
tempo = 2 horas
m1
m1
100 ºC
120 ºC
tempo = 5 horas
m1
m1
EMB5009 – Termodinâmica 15
Uniforme: propriedades não modificam com o espaço
100 ºC 100 ºC
100 ºC 100 ºC
100 ºC 120 ºC
100 ºC 100 ºC
UNIFORME NÃO UNIFORME
Introdução e conceitos básicos
2.5 – Unidades de massa, comprimento, tempo e força 
Unidades (SI): tempo – s
temperatura – K
força – N
massa – kg
1 mol : quantidade da substância que contém o mesmo número de partículas elementares 
que 0,012 kg de Carbono-12. 
Unidade de força: F ma
Unidades básicas – outras derivam delas
EMB5009 – Termodinâmica 16
Unidade de força: F ma
2
m
N kg
s

Homogeneidade dimensional: laranjas não interagem com maçãs, apenas com laranjas
F = 2 N + 3 N OK
F = 2N + 3 kg NÃO
Introdução e conceitos básicos
2.7 – Volume específico e massa específica
Volume específico: volume ocupado por 1 unidade de 
massa da substância
3V m
m kg

 
  
  
3 propriedades muito úteis em termodinâmica: volume específico, temperatura e 
pressão 
EMB5009 – Termodinâmica 17
Massa específica: massa associada a 1 unidade de volume 
da substância  3
m kg
V m
     
Importante: volume específico é o inverso 
da massa específica 
1


Introdução e conceitos básicos
2.7 – Volume específico e massa específica
Em base molar:
3
mol
M
m
      
3m
M 
 
  
kg
M
kmol
 
  
Peso molecular
EMB5009 – Termodinâmica 18
M
mol
   
 
PS: 1 litro = 10-3 m3
PS2: o volume específico pode variar com a altura, mas essa variação é 
geralmente insignificante
Introdução e conceitos básicos
Exemplo 2.2 Van Wylen
Volume específico médio e densidade média:
O recipiente mostrado na figura abaixo, com volume interno de 1m3, contém 0,12 m3
de granito (2750 kg/m3), 0,15m3 de areia (1500 kg/m3) e 0,2 m3 de água líquida a 25°C
(997 kg/m3). O restante do volume interno do recipiente (0,53 m3) é ocupado por ar
(1,15 kg/m3). Determine o volume específico médio e a densidade média da mistura
contida no recipiente.
EMB5009 – Termodinâmica 19
Introdução e conceitos básicos
Não confundir densidade com densidade relativa!
2H O
DR



Densidade relativa (DR)
2.7 – Volume específico e massa específica
EMB5009 – Termodinâmica 20
 
2 3
0 1000H O
kg
C
m
      

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