Aula 03 - Termodinâmica

Temperatura: conceito
T3
Lei Zero da Termodinâmica: utiliza o conceito de igualdade de temperatura
Quando dois corpos têm igualdade de temperatura com um terceiro corpo,
então ele terão igualdade de temperatura entre si! (princípio de medição de T)
Temperatura: escalas
•
CELSIUS, FAHRENHEIT e KELVIN
nos dá a idéia de quanto está
quente ou frio um corpo
Tmáx: Ponto de ebulição
Tmín: Ponto de fusão
•
•
•
􀂄 Escala Celsius ou Centígrada
TC = (Lt – L0 /L100- L0)
Escala Fahrenheit
TC = 5/9 (TF- 32) (comparação por proporcionalidade entre os
TMAX e TMIN!!!)
Escala Kelvin (temperatura absoluta – temp. termodinâmica)
Tc = TK – 273,15 (não é uma comparação!!!)
Temperatura: escalas
Gases Ideais
Lei dos Gases ideais
• se comprimir os gases a T=const.
• Se expandir os gases a T= const.
PV=const
Lei de Boyle
Lei de Gay-Lussac
PV= KT
K = constante
PV= nRT
Equação de Estado
f (T,P,V)
Temperatura absoluta: Kelvin
Gás Ideal
273,15
p
T oC
Relações
• Mudança P=const.
Isobárica
• Mudança T=const.
Isotérmica
• Mudança V=const.
Isocórica
Gases Ideais
Exercícios
• Uma coluna de mercúrio é usada para medir uma
diferença de pressão de 100kPa num aparelho colocado
ao ar livre. Neste local a temperatura mínima no inverno
é de -15oC e a máxima no verão é de 35oC. Qual será a
diferença entre a altura a coluna de mercúrio no verão e
aquela referente ao inverno, quando estiver sendo
medida a diferença de pressão indicada? Admita que:
g= 9,8 m/s2 e que a densidade do mercúrio varia com a
temperatura de acordo com:
ρ = 13595 – 2,5 T (kg/cm3) com T em oC.
Trabalho Termodinâmico
Um sistema realiza
Trabalho se o único efeito
sobre as vizinhanças
seja o levantamento de
um peso!!
Processo Natural (irreversível) vs Processo
em Equilíbrio (reversível)
Processo Irreversível: realizado naturalmente
Sem esperar que a cada movimento do sistema
o conjunto Sistema + vizinhanças entre
em equilíbrio!
Processo Reversível: não existe!
Aproximação: processo quase-estático
(quase-equilíbrio)
UNIDADES
Pela definição de W termodinâmico
(levantamento / abaixamento de peso
nas vizinhanças) logo a unidade e W no
S.I é:
F (N) x distância (m)
N.m = Joule
Potência: é o trabalho realizado por
unidade de tempo
P = Joule/seg = watt (W)
Exercício: O que significa e termos das unidades do S.I. dizer que uma companhia
fornecedora de energia elétrica cobra de seus consumidores 120kW-h? Quanto de
energia é consumida?
Convenção de sinal
O trabalho executado pelo sistema
(como expansão contra um êmbolo
Ideal) é positivo
O trabalho executado sobre sistema
(como compressão do sistema)
é negativo
Trabalho positivo
Trabalho negativo
energia sai do sistema
energia é acrescentada
ao sistema
Trabalho de Expansão e
Compressão quase-estático
W  PAdL
AdL  dV
Então :
W  PdV
Convenção de sinais:
W>0 sistema realiza W
W<0 W é realizado sobre o sistema
Trabalho Realizado na Fronteira
Móvel
W  PdV
Equação 1
Trabalho realizado pelo sistema devido o
movimento quase-estático é determinado
pela integração da Eq.1
2
2
 W   PdV  W
1 2
1
1
Trabalho Realizado na Fronteira
Móvel
A integração abaixo só pode ser efetuada
se for conhecido a relação ente P e V
durante o processo
2
2
 W   PdV  W
1 2
1
1
Solução Gráfica
2
2
 W   PdV  W
1 2
1
1
Conclusão 1:
o trabalho é determinado pela
área abaixo da curva P – V.