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Resumão Termo

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Termodinâmica
Resumão das aulas
Metodologias de ensino: Aulas expositivas, teórica e 
prática. Conceitos, Leis e Aplicações 
Avaliação: 
1) Listas de exercícios 20% da nota - Período: abril
2) Prova Escrita 50% da nota - Período: Maio
3) Seminários, 30% da nota - Período: Junho
Prof. Rodney Nascimento
Termodinâmica Clássica
Conceitos e definições iniciais
Palavras - chave: 
Temperatura,
Calor, 
Trabalho,
Sistemas, 
Processos
Tecnologia
A termodinâmica:
 Se desenvolveu a partir da necessidade de melhorar o rendimento das 
primeiras máquinas a vapor.
 Descreve como os sistemas respondem a mudanças em suas vizinhanças. 
Isso pode ser aplicado para uma ampla variedade de tópicos em ciência e 
tecnologia, como por exemplo, máquinas, transições de fases, reações 
químicas, fenômenos de transporte e buracos negros. 
 Os resultados da termodinâmica são essenciais para outros campos da 
física e da química, engenharia química, engenharia aeroespacial, 
engenharia mecânica, biologia celular, engenharia biomédica, ciências dos 
materiais e economia, 
Idéias sobre temperatura e calor
• Temperatura – movimento de partículas 
(átomos, moléculas) que constituem a matéria
Simulação de agitação térmica em um gás (www.labvirt.futuro.usp.br)
Estrutura da matéria
Nos sólidos:
Efeitos de temperatura nos estados mais íntimos da matéria
Transição de Fases e Mobilidade Atômica
E o que é Calor? • Energia em movimento
Como ele se 
manifesta?
Condução do calor
A LEI DA INDUÇÃO DE FARADAY
Convecção do calor
Exemplos de propagação do calor por convecção)
Efeito da convecção do calor nas brisas marítimas
Radiação do calor
É a única forma de propagação de calor que pode ocorre no vácuo!
 http://www.youtube.com/watch?v=NyOvwyM67ek&feature=player_embedded#at=559
Processos
B
B
“Se a carga q for negativa, o sentido da força magnética será contrário 
àquele que é observado para a carga positiva”
Escalas Termométricas
Relação entre as escalas termométricas
Resultados de análises térmicas mostrando processos 
exotérmicos e endotérmicos (linha vermelha) assim 
como a perda de átomos no material em função do 
trabalho realizado na mudança de fase (linha azul)
400 600 800 1000 1200 1400
96,5
97,0
97,5
98,0
98,5
99,0
99,5
100,0
100,5
400 600 800 1000 1200 1400
-0,2
-0,1
0,0
0,1
0,2
0,3
 T
G
 (%
)
 
T (K)
 
Exo
 
D
TA
 (
V/
m
g)
Tecnologia 
Sistema Mecânico Termicamente Ativado
Bombas de vácuo, Sistemas de Tratamentos Térmicos e Evaporadoras
Exercícios propostos
 Duas soluções A e B de mesmos volumes e massas são 
colocadas para entrar em ebulição... A sala X indicava uma 
temperatura distintas do ambiente... 
 O sêmen bovino para inseminação artificial é conservado em 
nitrogênio líquido, que, à pressão normal, tem temperatura de 
78 K. Qual seria o valor de temperatura nas escalas Celsius e 
Fahrenheit?
Dilatação Térmica
Dilatação térmica para materiais com diferentes dimensões
Exercício proposto
 Num dia quente, um caminhão tanque foi 
carregado com 10000 galões de combustível 
e viajou até uma região,onde seria entregue, 
em que a variação de temperatura foi de 
aproximadamente 20°C. Sabendo que o valor 
do combustível é R$ 2,05 o litro e que cada 
galão cabe 5 litros, estime o lucro ou o 
prejuízo da fornecedora de combustível em 
função desta variação de temperatura 
Diversas pesquisas no mundo utilzam conceitos de 
física térmica para caracterização experimental
O estado térmico das partículas influenciam 
diversos fenômenos físicos!
Formação de supercorrentes elétricas em 
supercondutores de acordo com a vibração térmica da 
rede
Simulação do modelo de formação dos “Pares 
de Cooper”. 
http://www.if.ufrgs.br/tex/fis01043/20032/Fabiano/su
percondutores.htm.
E a mais famosa tecnologia:
Atalho para Deutz Engine.lnk
A termodinâmica permite determinar a direção 
na qual vários processos irão ocorrer !
Unidades da Termodinâmica
Próxima aula:
 O calor pode ser absorvido por uma substância 
sem que esta mude a temperatura? Por quê? 
 Discutir o processo pela qual a água congela
Para pensar:
 1ª Lei da Termodinâmica
 1º Debate Científico 
Obrigado pela atenção!
Exercícios Propostos
Q = mcΔT
É possível quantificar o calor?????
 Diagrama de Fases é a representação dos estados da 
matéria a partir de variantes físicas 
 Representação da mudança de fase de uma substância
A matéria se transforma
 Diagrama de Fases Temperatura - pressão Diagrama de Fases tempo - temperatura
Lembrando: PV = nRT
É possível uma substância passar 
pelos três estados consecutivos sem 
mudar a temperatura?
Sim!
 Construção de diagramas de fases
Rodney Nascimento
rodney@fc.unesp.br
Modelo Cinético Molecular (continuação)
No estado gasoso, quais as propriedades das 
partículas durante um processo?
É possível descrever o comportamento de um sistema 
a partir da análise do comportamento molecular?
É possível entender a dinâmica das partículoas?
A partir do estado gasoso da matéria:
 Interpretação microscópica de eventos macroscópicos
Liberdade de movimento de suas moléculas
 Idéias Iniciais:
Desenvolvimento da Teoria
 Transformação Isotérmica  Boyle (1627-1691)  pV = cte
 Transformação Isobárica  Gay Lussac (1778-1850)  V/T = 
cte
 Informações sobre reações químicas (~ 1811)
 Lei de Avogadro (1776 – 1856) 
 Um mol é o número de átomos numa 
amostra de 12 g de Carbono
 Em 1 mol existem 6,02.1023 
entidades (átomos e/ou moléculas)
Lousa!
“Volumes iguais, de gases diferentes, à mesma temperatura 
e pressão, contém o mesmo número de moléculas 
existentes”
Características das partículas no estado gasoso
 Formado por muitas partículas de movimentos 
constantes e caóticos
 Forças de atração e repulsão são desprezíveis
 Os choques entre as partículas são considerados 
elásticos
 Obedecem a equação : PV = nRT
R = constante dos gases = 8,31 J/mol.K
Modelo Molecular
Leis até então obtidas experimentalmente
Relação com o comportamento das partículas?
 Suposições:
Distância média entre as moléculas >> dimensões de uma 
molécula
Moléculas do gás  movimentos constantes ao acaso (Mov. 
Browniano, )  diferentes valores de velocidade
Aplicação das Leis da Mecânica 
Assim, explicamos a pressão
 A pressão que um gás exerce sobre as paredes de um 
recipiente que o contém se deve às incessantes e 
contínuas colisões das moléculas do gás contra as 
paredes do recipiente
 Livre caminho médio é a 
distância média da partícula 
entre duas colisões sucessivas 
n=N/V
Interpretação Cinética da Pressão e Temperatura
Rever as descrições feitas em Lousa!
Problemas em sala
1. Por que a temperatura de ebulição de um líquido aumenta com a 
pressão? 
2. Os diâmetros moleculares para diferentes espécies de moléculas de 
gases podem ser medidos experimentalmente medindo-se as taxas com 
que os diferentes gases se difundem uns nos outros. Para o oxigênio 
com a = 2,9 x 10-10cm, qual é o livre caminho médio para o oxigênio à
temperatura ambiente e à pressão atmosférica?
3. Dez gramas de O2 são aquecidos de 27°C a 127°C à pressão 
atmosférica.
A) Qual a quantidade de calor transmitida para o oxigênio?
B) Que fração desse calor é gasto para aumentar a energia interna do 
oxigênio?
Conceitos: definição de estado, livre caminho médio e 
velocidade média quadrática da molécula
• Calor transferido para um sistema mantendo o volume 
constante
• A energia interna é dada pela energia total de 
translação das partículas para um gás monoatômico
Teorema da Equipartição de energia: 
cada grau de liberdade corresponde 
ao movimento segundo um eixo e 
cada eixo contribui com uma energia 
1/2kT
Influência da dinâmica 
molecular na energia interna 
de um sistema
Velocidades moleculares: 
Distribuição de velocidades de 
Maxwell-Boltzman
Para uma molécula diatômica:
Para uma molécula poliatômica:
 U = 5/2nRT
 U = 3nRT
É possível

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