Resumão Termo
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Resumão Termo

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entender e controlar a cinética dos das partículas
para aplicação em pesquisas?

Sim!!!

Como?

Aplicando os princípios da Termodinâmica!

Ciência e Tecnologia

Sistemas de Tratamentos Térmicos em Ultra-Alto-Vácuo fundamentados
em Processos de Expansão Livre

Discussão em grupo

 Duas salas de mesmo tamanho se comunicam por
uma porta aberta. Entretanto, a média de temperatura
nas duas salas é mantida a valores diferentes. Em
qual sala há mais ar?

 Discuta o processo pelo qual a água congela, do
ponto de vista da primeira lei da termodinâmica.
Lembre-se que o gelo ocupa um volume maior do
que a mesma massa de água

 Discuta o Efeito Leidenfrost e Movimento Bronwniano

Exercícios em sala de aula

1) Explique por que a temperatura de um gás diminui em uma expansão adiabática

2) Uma amostra de ar, que ocupa 0,14 m3 à pressão de 2.10E5 Pa, se expande
isotermicamente até atingir a pressão atmosférica e é então resfriada, à pressão
constante, até que retorne ao seu volume inicial. Calcule o trabalho realizado pelo ar.

3) Um gás poliatômico possui cv que corresponde a 5R graus de liberdade e está
inicialmente a 47°C. Quando este gás sofre uma expansão adiabática, seu volume
atinge 2 vezes o volume inicial. Qual será a nova temperatura de equilíbrio?

4) 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?

Obs: gás diatômico cp = 5/2R

rodney@fc.unesp.br

Princípios da segunda lei,
aplicações científica e tecnológica

Princípios da Segunda Lei da Termodinâmica

 Algumas coisas acontecem numa certa seqüência e
nunca poderiam acontecer espontaneamente na
seqüência inversa.

 O mundo é cheio de eventos que acontecem em uma
direção mas nunca oposta.

 Processo irreversível: o sistema e
todas as partes de sua vizinhança
não conseguem voltar ao estado
inicial.

·

 Processo reversível: o sistema e
todas as partes da sua vizinhança
conseguem retornar exatamente
ao estado inicial.

Toda vez que existir um desequilíbrio entre 2 sistemas haverá a oportunidade de realização de trabalho.
Se for permitido que os 2 sistemas atinjam o equilíbrio de forma não controlada, a oportunidade de

realizar trabalho estará irremediavelmente perdida.

Direção dos Processos
Os processos espontâneos possuem uma direção definida.:
· Corpo quente - esfriamento - equilíbrio
· Vaso pressurizado - vazamento - equilíbrio
· Queda de um corpo - repouso

Aspectos da 2a. lei
A 2a. lei e suas deduções propiciam meios para:
1. Predizer a direção dos processos
2. Estabelecer condições de equilíbrio
3. Determinar qual o melhor desempenho teórico dos ciclos,

motores e outros dispositivos
4. Avaliar quantitativamente os fatores que impedem que esse

melhor desempenho seja atingido

Não é possível transformar calor completamente
em trabalho com nenhuma mudança ocorrendo no

sistema/ambiente.

 Segunda Lei da Termodinâmica ( Uma das Formas)

 Processo Isotérmico

 Energia Interna (gás ideal) depende somente da temperatura = energia interna = 0

 Transformamos calor completamente em trabalho?

Sim, mas com mudanças ocorrendo
no sistema/ambiente.

Trabalho realizado enquanto as partículas se rearranjam exercendo
forças para que o volume do sistema varie de Vi para Vf

O Trabalho realizado depende da transformação do sistema ou do
caminho percorrido, assim, as partículas mudam seu estado físico

Num processo cíclico, as partículas retomam seus estados iniciais,
mas como quantificar o balanço energético onde a variação da

energia interna é zero?

 Para o gás retornar ao seu estado inicial (processo reversível) é
preciso operar em ciclos.

 Dispositivo = máquinas térmicas

 Princípio de um ciclo termodinâmico

Nenhuma máquina térmica, operando em ciclos pode retirar
calor de uma fonte e transformá-lo integralmente em

trabalho

 Eficiência de uma máquina Térmica:
e= W/Qh

Conservação de energia: alimento – energia dos músculos – aquecimento –
movimento – atrito – resistência do ar - aquecimento do asfalto....

...mas existe uma variável no sistema que não é regida pela lei la
conservação de energia

Aplicação Científica/Tecnológica

Ciência  tudo o que nossa inteligência possa produzir

Pensamento expresso e aplicado  Tecnologia

Ciclos Termodinâmico em uma máquina real

Atalho para Deutz Engine.lnk

ENTROPIA
 A segunda lei da Termodinâmica, surge a partir da tentativa

de solucionar a “falha” da primeira, determinando o sentido
da evolução dos processos.

 Essa lei pode ser formulada em termos da entropia. A
entropia de um sistema isolado nunca decresce: não se
altera nos processos reversíveis e aumenta nos processos
irreversíveis que ocorrem dentro do sistema.

 O estado de equilíbrio termodinâmico do sistema é o
estado de máxima entropia

A variação de entropia de um estado 1 para um estado 2 a partir
de um processo isotérmico,pode ser definida por:

 Onde Q é reversível
 T é uma isoterma (lembrar das discussões nos

ciclos do diagrama PxV)

Entropia

Uma equação fundamental para os sistemas termodinâmicos, sendo
então possível, a partir desta e do formalismo matemático inerente à
termodinâmica

Quando expressa em função da entropia S, número de elementos N,
e da pressão P - para o caso de sistemas termodinâmicos mais
simples - a entalpia H = H(S,P,N)

Para obter-se qualquer informação física relevante para o sistema a
qual esta encontre-se vinculada é possível uplicar as
Transformadas de Legendre, são elas:

Energia livre de Helmholtz F = F(T,V,N) , a Energia livre de Gibbs
G = G(T,P,N) e a energia interna E = E(S,V,N),