Exercicio resumo cap 2 Termodinamica 1

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TERMODINÂMICA I – RESUMO CAPÍTULO 2 
 
 
TERMODINÂMICA I – RESUMO CAPÍTULO 2 
 
 
TERMODINÂMICA I – RESUMO CAPÍTULO 2 
 
CONCEITOS E DEFINIÇÕES 
Sistema termodinâmico e volume de controle 
Um sistema é definido como uma quantidade de matéria com massa fixa sobre a qual a atenção é dirigida. 
O estudo é separado em 3 zonas, o sistema em si, a vizinhança que é tudo que é externo ao sistema e as fronteiras (superfície de controle) que é o meio entre os dois. O sistema é relativo ao meio através das fronteiras, onde essas podem ser fixas ou moveis. 
 
Existem 3 tipos de sistemas: 
Aberto–Troca massa e energia (volume constante); Fechado–Troca apenas energia (massa constante); Isolado - Não há nenhuma troca. 
Um volume de controle e especificado quando a analise envolve um fluxo de massa, observa-se que os termos sistema fechado e aberto são usados de forma equivalente aos termos de sistema e de volume de controle. 
 
Pontos de vista macroscópico e microscópio 
Macroscópico - Trata do comportamento global, inteiro do sistema. Nenhum modelo de estrutura molecular, atômica ou subatômica é utilizado diretamente. Este tratamento é o aplicado na termodinâmica clássica. O sistema é tratado como um contínuo. 
Microscópico - Tratamento que leva em conta a estrutura da matéria. É chamada de termodinâmica estática. O objetivo é caracterizar por meios estatísticos o comportamento médio das partículas e relacioná-lo com o comportamento macroscópico do sistema. 
 
Estado e propriedades de uma substância 
O estado termodinâmico pode ser identificado através de propriedades macroscópicas como temperatura, pressão, volume específico, massa especifica, etc. 
Um estado é definido por duas ou mais propriedades independentes. 
As propriedades tem sempre o mesmo valor para um dado estado independente da forma pela qual a substância chegou até ele. 
As propriedades são definidas em duas classes gerais: 
Intensiva – São aquelas que independem da massa e massa específica, temperatura e pressão, podem variar de um lugar para outro dentro do sistema em qualquer momento; 
Extensivas – São aquelas que dependem da massa e volume, seus valores podem variar com o tempo. 
 
Processos e ciclos 
Processo é uma sequência de mudanças de estado. 
Se durante essas mudanças algumas propriedades permanecerem constantes ela irá denominar o processo. 
Isobárico – Pressão constante; 
Isocórico - Volume constante; 
Adiabático - Calor não atravessa as fronteiras do sistema; Isotérmico – Temperatura constante. 
 
Se o sistema passa por um destes tipo de mudança de estado e retorna ao estado inicial, denominamos que o sistema exerceu um ciclo. 
Existe dois tipos de processos gerais: 
Reversível - O estado inicial pode ser restaurado sem efeitos mensuráveis no sistema e na sua vizinhança (processo ideal). 
Irreversível – O estado inicial envolvido não pode ser restaurado sem efeitos no sistema e na sua vizinhança (processo real). 
 
Unidades de massa, comprimento, tempo e força 
Sistema internacional (SI) 
 
Massa – m [Kg] ou [Kgmol]; 
1Ibm = 0,45359237Kg 
Comprimento – [m]; 
1 ft = 0,3048 m 12 in = 1 ft 
Tempo – t [s]; 
Força – F [N] = [Kg.m/𝑠2]. 
1Ibf = 4,448215 N 
N é a força necessária para acelerar a massa de 1Kg a razão de um metro por segundo ao quadrado. 
 
Energia 
Este conceito é fundamental, como o da massa e da força, e também apresenta dificuldade para ser definido com precisão. 
Energia trem sido definida como a capacidade de produzir um efeito. 	 
Do ponto de vista molecular, identificamos três forma de energia: 
 
Potencial intermolecular - Forças entre moléculas (depende da força intermolecular e das posições das moléculas em cada instante); 
Cinética molecular – Velocidade de translação das moléculas (Depende apenas das massas e velocidades das partículas); 
Intramolecular – Relativa a cada molécula, associada com a estrutura molecular e atômica (É difícil de ser avaliada, em geral é o resultado de um número bastante grande de interações complexas). 
 
Volume específico e massa específica 
Massa específica ( p ) é definida como a massa por unidade de volume, sendo desta forma o inverso do volume especifico. v'= menor volume para o qual a substância pode ser tratada como meio contínuo. Assimilando: V' -> dv m em v' -> dm p = dm / dv 
portanto m é igual a integral de volume de p.dV 
 
Volume específico ( v ) é definido como o volume por unidade de massa. 
Volume específico: v = 1 / p (m3/kg no SI) 
Volume por kmol: 𝑣𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎 = MM.v (m3/kmol) 
Onde MM = massa molecular da substância: kg/kmol 
 
Estas duas propriedades são intensivas. 
 
 Pressão 
Usamos pressão quando falamos de líquidos e gases, para sólidos usamos tensão. 
Fluído em repouso em contato com área A: 	 
 
Pressão: p = 𝑙𝑖𝑚 𝐴−>𝐴′ (𝐹𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙/A) 
 
Onde A' = menor área onde a substância pode ser considerada um meio contínuo. 
Assimilando: 
A' -> dA 
F. 𝐹𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 / A'' -> dFx 
p = dFx / dA 
A pressão num "ponto" é a mesma qualquer que seja a orientação de A, desde que o fluido esteja em repouso. 
 
Para fluidos em movimento, a pressão corresponde à tensão normal sobre A. 
Pressão absoluta – É medida com relação ao vácuo absoluto. 
Pressão atm – É a pressão na superfície da terra devido ao peso da atmosfera. 
 	Depende principalmente da altitude do local. 
Quanto mais alto menor a pressão. 
	 	Também pode ser chamada de barométrica. 
 
Pressão manométrica: É medida em relação a pressão atm. 
 	A diferença entre P mano. E P abs. é a P atm. 
 
Unidades de pressão: 1 Pa (pascal) = 1 N/m2 Outras Unidades: 
1 atm = 101325 N/m2 
1 bar = 105 N/m2 
 
Igualdade de temperatura 
Acontece quando dois corpos colocados em contato térmico não apresentando alterações em qualquer propriedade mensurável. 
 
Algumas definições: 
 
Parede diatérmica - Permite interação térmica (troca de calor). 
Parede adiabática - Isolante ideal -> não permite interação térmica. 
 
Lei zero da Termodinâmica 
Quando dois corpos estão em equilíbrio com um terceiro corpo eles estarão também em equilíbrio entre si (não se aplica a equilíbrio químico e de fases) 
 
Escalas de temperatura 
Ponto fixo padrão: ponto triplo da água (equilíbrio entre gêlo, água e vapor d'água) = 273,16 K (pressão = 0,6113 Pa = 0,006 atm). 
 
Estabelecido por acordo internacional - facilmente reprodutível.: 
Ponto de gelo (equilíbrio entre gelo, água e ar a 1 atmosfera): 273,15 K. Ponto de vapor (equilíbrio entre a água líquida e seu vapor a 1 atm.): 373,15K. Intervalo entre ponto de gelo e ponto de vapor = 100 K. 
 
Outras escalas e conversões: 
 
Celsius - T(ºC) = T(K) - 273,15 
Rankine - T(ºR) = 1,8T(K) 
Fahrenheit - T(ºF) = T(ºR) - 459,67 
T(ºF) = 1,8T(ºC) + 32