TERMODINÂMICA

Profº Almir Batista
TERMODINÂMICA
Caderno 1
Frente 2
Módulos 9 e 10
Profº Almir Batista
Noções Iniciais
• Termodinâmica é a ciência que estuda a relação entre
calor e trabalho trocados por um sistema com meio
externo e a relação entre essas trocas e as propriedades
do sistema.
• Sistema isolado é aquele que não troca energia
(fisicamente isolado) nem matéria (quimicamente isolado)
com o meio externo.
• Trabalho externo de um sistema é aquele que o sistema
troca com o meio externo.
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Trabalho de um Sistema numa
Transformação Qualquer
Seja o gráfico p x V:
•A=𝜏
• Volume aumenta →
sistema realiza
trabalho (𝜏 > 0);
• Volume diminui →
sistema recebe
trabalho (𝜏 < 0);
• Volume constante →
sistema não troca
trabalho (𝜏 = 0).
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Trabalho em uma Transformação Cíclica
• Seja o gráfico p x V:
• 𝜏ciclo = Afigura
• Sentido horário → sistema realiza trabalho (𝜏 > 0);
• Sentido anti-horário → sistema recebe trabalho (𝜏 < 0).
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Energia Interna
• A energia interna (U) de um sistema é função crescente
da temperatura.
• T aumenta → U aumenta (ΔU > 0).
• T diminui → U diminui (ΔU < 0).
• T constante → U constante (ΔU = 0).
• U = Ec =
•T=
𝑀 2
v
3𝑅
3
2
3
2
nRT = pV
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1º Princípio da Termodinâmica
• Q = 𝜏 + ΔU
• Temos que:
•Q=0→
Transformação
adiabática;
•𝜏 =0→
Transformação
isocórica (isométrica);
• ΔU = 0 →
Transformação
isotérmica ou
transformação cíclica.
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Máquina Térmica
• 𝜏 = QQ – QF
• Rendimento:
•η=
𝜏
𝑄𝑄
=
𝑄𝑄 − 𝑄𝐹
𝑄𝑄
=1–
𝑄𝐹
𝑄𝑄
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Máquina de Carnot
• Ciclo de Carnot (duas
isotermas e duas
adiabáticas).
•
𝑄𝑄
𝑄𝐹
=
𝑇𝑄
𝑇𝐹
• Rendimento:
•η=1–
𝑇𝐹
𝑇𝑄
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2º Princípio da Termodinâmica
• Dentre as duas leis da termodinâmica, a segunda é a que tem maior aplicação na
•
•
•
•
•
construção de máquinas e utilização na indústria, pois trata diretamente do
rendimento das máquinas térmicas.
Dois enunciados, aparentemente diferentes ilustram a 2ª Lei da Termodinâmica,
os enunciados de Clausius e Kelvin-Planck:
Enunciado de Clausius: O calor não pode fluir, de forma espontânea, de um
corpo de temperatura menor, para um outro corpo de temperatura mais alta.
Tendo como consequência que o sentido natural do fluxo de calor é da
temperatura mais alta para a mais baixa, e que para que o fluxo seja inverso é
necessário que um agente externo realize um trabalho sobre este sistema.
Enunciado de Kelvin-Planck: É impossível a construção de uma máquina que,
operando em um ciclo termodinâmico, converta toda a quantidade de calor
recebido em trabalho.
Este enunciado implica que, não é possível que um dispositivo térmico tenha um
rendimento de 100%, ou seja, por menor que seja, sempre há uma quantidade
de calor que não se transforma em trabalho efetivo.
(http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Termodinamica/2leidatermodinamica.php)