Termodinâmica e Transferência de CalorCapítulo 02 – Alguns Conceitos e Definições

• O sistema termodinâmico e o volume de controle;

• Pontos de Vista Macroscópico e Microscópico;

• Estado e Propriedades de uma Substância;

• Processos e Ciclos;

• Unidades de Massa, Comprimento, Tempo e Força;

• Energia;

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• Volume específico e Massa Específica;

• .Pressão;

• Igualdade de Temperatura;

• A Lei Zero da Termodinâmica;

• Escalas de Temperatura;

• Aplicações na Engenharia.

Termodinâmica e Transferência de Calor

O Sistema Termodinâmico e o Volume de Controle

Sistema Fechado Sistema Aberto

Sistema (massa fixa) Volume de Controle (fluxos de massa)

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Termodinâmica e Transferência de CalorPontos de Vista Macroscópico e Microscópico

Microscópico Macroscópico

1020 Átomos

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6 graus de liberdade para cada átomo =

= 6x1020 equações para resolver.

Termodinâmica e Transferência de CalorEstado e Propriedades de uma Substância

Propriedades Intensivas Propriedades Extensivas

Independente da massa Dependente da massa

Estado – as propriedades termodinâmicas definem o estado em equilíbriotermodinâmico. O estado é definido nas fases sólida, líquida e vapor.

Equilíbrio Termodinâmico – Um sistema está em equilíbrio quando não hámudanças de estado.

GÁS ou Líquido ou Sólido

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Independente da massa Dependente da massa

Ex.: Temperatura, Pressão, Massa específica

Ex.: Massa e Volume

Termodinâmica e Transferência de CalorProcessos e Ciclos

Processo – É o caminho definido pela sucessão de estados.

Ciclos – Um sistema, num dado estado inicial, passa por certo número de mudançasde estado, ou processos, e finalmente retorna ao estado inicial.

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Uma vez que as propriedadesdescrevem o estado de um sistemaapenas quando ele está em equilíbrio,como poderemos descrever os estadosde um sistema durante um processo,se o processo real só ocorre quandonão existe equilíbrio?

Isotérmico – temperatura constante;

Isobárico – pressão constante;

Isocórico – volume constante.

Termodinâmica e Transferência de CalorUnidades de Massa, Comprimento, Tempo e Força

Sistema Internacional (SI):

Massa: kilograma [kg];Comprimento: metro [m];Tempo: segundo [s];Força: Newton [N] = 1 kg m/s2.

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Sistema Inglês de Engenharia:

Massa: libra-massa [lbm] = 0,45359237 kg;Comprimento: pé [ft] = 12 pol [in] = 0,3048 m;Tempo: segundo [s];Força: libra-força [lbf] = 4,448222 N.

Termodinâmica e Transferência de CalorUnidades de Massa, Comprimento, Tempo e Força

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Termodinâmica e Transferência de CalorEnergia

Energia: É a capacidade de produzir um efeito.

É importante notar que a energia pode ser acumulada num sistema e quetambém pode ser transferida de um sistema para outro (por exemplo, na forma de calor).

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Termodinâmica e Transferência de CalorVolume Específico e Massa Específica

m

VVV δ

δυδδ '

lim→

=

Microscópico Macroscópico

;m

V=υυ

ρ 1==V

m

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Termodinâmica e Transferência de CalorVolume Específico e Massa Específica

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Termodinâmica e Transferência de CalorVolume Específico e Massa Específica

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Termodinâmica e Transferência de CalorPressão

Pressão: A pressão num ponto de um fluido em equilíbrio é igual em todas asdireções e definimos a pressão como a componente normal da força porunidade de área.

A

FP n

AA δδ

δδ 'lim

→=

Microscópico Macroscópico

A

FP n=

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1 Pa = 1 N/m2 .

1 bar = 105 Pa = 0,1 MPa

1 atm = 101 325 Pa

1 lbf/in2 = 6894,757 Pa

Termodinâmica e Transferência de CalorPressão

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Termodinâmica e Transferência de CalorPressão

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PA = PB .

PB = Patm + ρgH.

Termodinâmica e Transferência de CalorPressão

P = 0

Patm = P + ρgH0.

Patm = ρgH0.

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Patm = ρgH0.

Termodinâmica e Transferência de CalorPressão

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Termodinâmica e Transferência de CalorPressão

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Termodinâmica e Transferência de CalorIgualdade de Temperatura

Quente Frio

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Temperatura Final Igual para os dois corpos

Termodinâmica e Transferência de CalorA Lei Zero da Termodinâmica

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Lei Zero da Termodinâmica: Quando dois corpos têm igualdade de temperaturacom um terceiro corpo, eles terão igualdade detemperatura entre si

Termodinâmica e Transferência de CalorEscalas de Temperatura

• Antes Centígrados = Hoje Celsius (homenagem Anders Celsius, 1742) � °C

• 0 ºC - Temperatura do ponto de fusão do gelo

•100 °C - Temperatura do ponto de ebulição (vaporização) da água

• Escala Absoluta Kelvin (Lord Kelvin, 1907†, 1954) � K = °C + 273,15

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• Escala Fahrenheit (Daniel Gabriel Fahrenheit, 1724) � °F

• 32 ºF - Temperatura do ponto de fusão do gelo

• 212 °F - Temperatura do ponto de ebulição (vaporização) da água

• °F = °C × 1,8 + 32

Termodinâmica e Transferência de CalorAplicações na Engenharia

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Termodinâmica e Transferência de CalorLista de Exercícios 01

Exercícios: 2.36, 2.45, 2.75 e 2.81

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