5SR_Termofisica

7/23/2019 5SR_Termofisica

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Prof. Alexandre Ortiz Calvo TERMOFSICA www.fisicalivre.org .

TERMOMETRIA

Agitao molecular e temperatura, a associao quente!Equilbrio trmico temperaturas iguais

TERMOMETRIA. Estuda as maneiras de medir a

temperatura dos objetos e as relaes entre as escalas detemperatura.

TEMPERATURA.

Temperatura uma medida quantitativa de umaqualidade macroscpica relacionada com nosso senso dequente e frio.

DEF 1. Temperatura a grandeza que nos permite avaliar ograu de agitao atmica-molecular dos sistemas.Maior grau de agitao atmica-molecular => maiortemperatura

Menor grau de agitao atmica-molecular => menortemperatura

DEF 2. A temperatura uma grandeza que nos permite dizerse dois ou mais sistemas esto ou no em equilbrio trmico.

EQUILBRIO TRMICO.Dois ou mais sistemas em equilbrio trmico

apresentam a mesma temperatura, sistemas que no esto emequilbrio trmico apresentam temperaturas diferentes.

PRINCPIO ZERO DA TERMODINMICA(anteprimeira ou Lei do equilbrio/1930!).

Se dois corpos, A e B estiverem em equilbriotrmico com um terceiro corpo, C, ento A e B tambm estoem equilbrio trmico entre si.

TERMMETRO.Instrumento usado para medir a temperatura dosobjetos. Os termmetros utilizam uma grandeza que varia deforma biunvoca com a temperatura.

FUNO TERMOMTRICA.Funo que relaciona a grandeza termomtrica (g) de

um termmetro com a temperatura. Exemplos, comprimentode uma coluna de mercrio, presso d e u m gs, cor,resistncia eltrica de um material etc.Geralmente, funodo 1ograu da forma:

T(g) = a . g + b

ESCALA ABSOLUTA (KELVIN).

A Temperatura medida, no sistema SI, pela EscalaKelvin.

A temperatura absoluta uma medida da energia cinticatranslacional mdia por molcula de um corpo.

ESCALAS DE TEMPERATURAS.Normalmente as escalas de temperaturas so feitas a partir daescolha de um valor para o ponto de fuso do gelo e deebulio da gua. Abaixo relacionamos vrias escalas detemperaturas. Sendo que a unidade de temperatura no SI o

Kelvin.

Relao entre as variaes de temperaturas.

C / 5 = F /9 = K/5

Algumas Temperaturas Temp K

Fuso do ncleo de hlio 108

Interior do Sol 107

Superfcie do Sol 6000

Fuso do ouro 1340

Ebulio da gua a 1 atm 373

Temperatura ambiente mais alta

registrada na superfcie da Terra331

Corpo humano 310

Congelamento da gua a 1 atm 273

Temperatura ambiente mais baixa

registrada na superfcie da Terra185

Hlio lquido 4,2

Radiao de fundo do Universo 3


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CALORIMETRIA

CALOR: ENERGIA TRMICA EM TRNSITO

CALOR

Calor um processo de transferncia de energiatrmica entre sistemas que esto a temperaturas diferentes.

Sendo o calor um processo ele no fica armazenado nosistema, isto , no podemos falar que um dado sistemapossui calor. O calor o processo de transferncia de energiatrmica. O que o sistema adquire em funo desse processo energia.

O calor sempre flui espontaneamente dos corpos de

maior temperatura para os de menor temperatura. O fluxo de

calor cessa quando ambos atingem o equilbrio trmico, isto, a mesma temperatura.

UNIDADE DE QUANTIDADE DE CALOR

Sendo calor uma forma de energia, sua unidade no

SI, o Joule (J). A unidade caloria tambm usada. 1 cal = 4,186 J 1 Kcal = 10 3cal

CALOR SENSVELQuando um sistema que recebe ou cede calor sofre uma

variao de temperatura, mantendo seu estado de agregao,dizemos que o calor recebido ou cedido calor sensvel.

CAPACIDADE TRMICA

A capacidade trmica, C, de um corpo o quocienteentre a quantidade de calor (Q) que o mesmo troca com oexterior e o correspondente acrscimo de temperatura, T.

C := Q / T

CALOR ESPECFICOa capacidade trmica por unidade de massa de um

corpo, depende da natureza da substncia da qual constituido e definido a uma dada temperatura T, com:

c := Q / m .T

CALOR ESPECFICOsubstncia Cal/g.K J/kg.K

Cobre 0,923 386

Aluminio 0,251 900

Granito 0,19 790

Vidro 0,20 840

Gelo (-10oC) 0,530 2220

Mercrio 0,033 140gua do mar 0,93 3900

gua 1,00 4190

Vapor de gua 0,48 2011FRMULA FUNDAMENTAL DA CALORIMETRIA

Q = m.c .T

A quantidade de calor sensvel trocada por um corpo igualao produto de sua massa(m) pelo seu calor especfico(c) e acorrespondente variao de temperatura(T).

PRINCPIO DAS TROCASSe algum ganhou porque algum perdeu.A soma algbrica das quantidades de calor trocadas

em um sistema termicamente isolado nula.

Q1 + Q2 + Q3 + ...+ Qn = 0

PRINCPIO DA TRANSFORMAO INVERSA.O preo da passagem de ida o mesmo que a de volta.

Se um sistema recebe (cede) uma determinada

quantidade de calor ao sofrer uma transformao, entoceder(receber) a mesma quantidade de calor ao sofrer atransformao inversa.


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TRANSIES DE FASESSlido, lquido ou gs? Substncia, temperatura e

presso?As substncias podem se apresentar em trs estados de agregao:slido, lquido e gasoso

SUBSTNCIA PURA: DEF. Toda a matria cuja fuso eebulio ocorrem a uma temperatura constante chamada desubstncia pura ou simplesmente substncia.

CALOR LATENTE DE MUDANA DE FASE (L)Chama-se calor latente de uma substncia, correspondente auma dada presso, a quantidade de calor que deve serfornecida(retirada) unidade de massa da substncia, natemperatura de mudana de fase, para que ocorra mudana defase, sem variao da temperatura.Matematicamente temos:

Q = m L

substncia guaCALOR LATENTE VALOR ( cal / g )

fuso ( LF) 80Solidificao (LS) -80Vaporizao (LV) 540condensao (LC) -540

LEIS DA FUSO E DA SOLIDIFICAO- As temperaturas de fuso e de solidificao de umasubstncia pura dependem unicamente da presso e danatureza da substncia.Substncia pura a presso constante => T(fuso) =T(solidificao) = Constante- Durante a fuso ou solidificao, a substncia pura

apresenta variao de volumeDIAGRAMA DE FASESUm diagrama de fases indica as curvas ao longo das quais

duas fases podem existir em equilbrio de fase. Todas as trsfases podem existier no ponto triplo.

A curva de vaporizao termina no ponto crtico, acima doqual desaparece a distino entre a fase lquida e a fasegasosa.

PRESSO MXIMA DE VAPORUm vapor em equilbrio com seu lquido, a uma dada

temperatura, exerce presso mxima de vapor(PMV).TEMPERATURA CRTICA

Acima da temperatura crtica no se consegue liquefazer asubstncia atravs de simples compresso isotrmica, pormaior que seja a presso: assim, ac ima da temperaturacrtica a substncia chamada gs.Energia interna e transies de fases.Quando uma substncia passa do estado slido para o lquido, doestado lquido para o gasoso, ou do slido para o gasoso, a energiainterna do corpo aumenta, mesmo no caso em que a temperatura

no varie. Durante as transformaes inversas, das acima citas, aenergia interna do corpo diminui.

EVAPORAO. o fenmeno de transio das molculas dolquido para o gs. Molculas estas, que se encontram na interfacelquido-gs.- A evaporao um fenmeno que ocorre a qualquer temperatura.- Quanto maior for a temperatura do l quido maior sera taxa deevaporao.- Quando existe corrente de ar (vento) sobre a superfcie a taxa deevaporao aumenta.- A taxa de evaporao de um lquido depende da rea da superfciedo lquido.

CALOR LATENTE DE TRANSFORMAOFUSO EBULIO

Substncia Pontofuso

Calor

fusoPonto

ebulioCalorvaporizao

Unidades (S.I.) K KJ/kg K KJ/kgHidrognio 14,0 58,0 20,3 455

Mercrio 234 11,4 630 296

gua 273 333 373 2256

Chumbo 601 23,2 2017 858

Prata 1235 105 2323 2336

Cobre 1356 207 2868 4730


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TRANSMISSO DE CALORSempre de quem tem mais(temperatura) para quemtem menosEspontaneamente, o calor sempre se propaga dasregies mais quentes para as mais frias.

Dois sistemas isolados a temperaturas diferentes iro trocarcalor at que suas temperaturas sejam as mesmas equil!"rio

trmico#. $stas trocas de calor podero ocorrer de tr%s formasdiferentes&'. Condu(o ). Convec(o *. +rradia(o radia(o#.TAXA (temporal) DE TRANSFERNCIA DE CALOR(H), a razoentre a quantidade de calor ,# propagada atravsda -rea# e o intervalo de tempo t# gasto /0 , 1 t

CONDUOa condu!o de calor, a energia trmica transmitidade part"cula para part"cula (#tomos, molculas oueltrons) pela coliso direta das mesmas. o $#cuo ocalor no pode se propagar por condu!o.

% transmisso de calor entre s&lidosgeralmente feita por condu!o.

LEI DE FOURIER% energia trmica (') transmitida atra$s de umoeto ret*ngular num certo inter$alo de tempo (t)+

Q / t = - k(T) . A . (T2 T1) / x

nde - a espessura do oeto na dire!o do flu-o

de calor, % a #rea atra$s da qual o calor flui, e / e0 so as temperaturas das superf"cies fria e quente,respecti$amente. % #rea perpendicular a dire!o doflu-o de calor. % constante, 1, a conduti$idadetrmica.

CONDUTIVIDADES TRMICASMater!a!" Co#$%t!&!$a$e

'm *%!o ino-id#$el /23ore 24/%r (seco) 4,405Espuma de 6oliuretano

4,4027 mineral 4,4289ira de $idro 4,42:6in;o ranco 4,//urante a con$ec!o a energia transmitida pelo

pr&prio flu-o de g#s ou de l"quido.a transmisso de calor por con$ec!o as molculasmais quentes so mo$imentadas de um lugar paraoutro. Sendo a energia trmica le$ada com elas.6ara que ;aa con$ec!o necess#rio que as

molculas ten;am moilidade, isto , que o meio seaum fluido(l"quido ou g#s). processo de transfer?ncia de calor por con$e!o muito comple-o e no e-iste uma equa!o simples egeral, para descre$?@lo.

Apl!+a,-e"a)qF>t de uma superf"cie de #rea %, com umatemperatura e emissi$idade e, pode ser e-pressapela rela!o+ H2 A e T3

onde uma constante fundamental denominadaconstante de Stefan@Goltzmann (H,5I./4@:JFm0K2).% letra =e a emissi$idade da superf"cie.Leralmente a emissi$idade de uma superf"cie clara emenor do que uma escura, seus $alores so otidosem laorat&rio e esto taelados.COR4O NE5RO+ um corpo que asor$e toda a radia!oque sore ele incide e tem emissi$idade igual a =/.Le! $e re".r!ame#to $e Ne6to#. % ta-a deresfriamento de um corpo apro-imadamenteproporcional C diferen!a de temperatura entre ocorpo e suas $izin;an!as.A4LICA7ES.a) s fornos de micro@ondas aquecem eFou cozin;amos alimentos por irradia!o.) 9otoss"ntese. % energia necess#ria para afotoss"ntese dos $egetais otida por irradia!o.


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ESTUDO DOS GASESO UNIVERSO MODELADO COMO UM GS (cerca 91% hidrognioe 8% de hlio)

VISO MACROSCPICA DOS GASESOs gases so fluidos desprovidos de forma prpria, facilmentecompressveis. Eles tendem a ocupar todo o volume do recipiente que ocontm.

VISO MICROSCPICA DOS GASES Os gases so constitudos de molculas. As molculas do gs no exercem fora de atrao entre elas. O volume ocupado pelas molculas do gs desprezvel, quando

comparado com o do recipiente que o contm. O movimento das molculas de gs ; continuo e catico(aleatrio).

UM MODELO DOS GASES REAIS: O GS PERFEITOPara estudarmos os gases reais lanamos mo de um modelo

idealizado chamado de gs perfeito APROXIMAO DOS GASES IDEAIS A baixa presso, B

temperatura alta e C gs de difcil liquefao. LEI DE AVOGADRO - Volumes iguais de gases quaisquer, nas

mesmas condies de temperatura e presso, possuem o mesmo

nmero de molculas. 1 mol de qualquer gs (n=1 mol) temperatura de 0oC e a presso de

1 atm ocupa o volume de 22,4 litros.

MOL: A DZIA DO QUMICO:Um mol de qualquer partcula ou coisa igual a 6,023 x

1023desta coisa(ou partcula).N0= 6,023 x 10

23(nmero de Avogadro)CNTP CONDIES NORMAIS DE TEMPERATURA E PRESSO

temperatura de 0 oC

presso de 1 atm.

EQUAO DE ESTADO DE UM GS IDEALCada estado de equilbrio em que um gs se apresenta caracterizado, doponto de vista macroscpico, pelas seguintes propriedades macroscpicas,presso(p), volume(v) e temperatura(T)(sem graus Kelvin). E a equaode estado de um gs :

P V = n R T

n = nmero de mols do gsR = constante universal dos gases perfeitos = 0,082 atm.l / mol K ou 8,31

J / mol K

LEI GERAL DOS GASES PERFEITOS

P1 V1 / T1 = P2 V2 / T2

Estado inicial: P1, V1 e T1 Estado final: P2, V2 e T2

T1 E T2 so as temperaturas em Kelvin

TRANSFORMAES GASOSASOs gases quando produzem trabalho numa mquina eles sofremtransformaes de estado, isto , passam de um estado inicial paraum estado final. Estas transformaes podem ocorrer de diversasmaneiras, vamos ver algumas.

TRANSFORMAO ISOBRICAPresso constante P1 = P2 => V1 / T1 = V2 / T2

TRANSFORMAO ISOTRMICA

Temperatura constante: T1 = T2 => P1 V1 = P2 V2

TRANSFORMAO ISOCRICA (Isovolumtrica)Volume constante V1 = V2 =>P1 / T1 = P2 / T2

Diagrama PxV

TRABALHO NAS TRANSFORMAES GASOSAS O trabalho depende do estado inicial, do estado final e dos

estados intermedirios.A) TRANSFORMAO ISOBRICA( P = constante )O trabalho realizado por uma massa gasosa, numa transformaoisobrica (P = Cte), que teve uma variao de volume (V) :

W = P V

V = volume final - volume inicial

B) TRANSFORMAO QUALQUERO trabalho realizado em uma massa gasosa durante uma

transformao qualquer numericamente igual area sob a curvano grfico PxV.

A- Expanso => Vf> Vi =>V > 0 => W>0 (positivo)B- Compresso => Vf < Vi=>V < 0 => W< 0 (negativo)C-Volume constante => Vf = Vi=>V = 0 => W= 0 (nulo)

C) TRANSFORMAO CCLICA: a transformao na qual,aps o seu transcurso, as condies finais de presso, volume etemperatura so iguais as iniciais.A REA LIMITADA PELO CICLO NO DIAGRAMA (PxV) MEDE OTRABALHO REALIZADO NO MESMO.

O trabalho realizado no ciclo positivo se elepercorrido nosentido horrio, e negativo se percorrido no sentido anti-horrio.

P1

P2

V1 V2

P

V

Isotrmica

Isomtrica

Isobrica

Adiabtica

P1

P2

V1 V2

P

V

Isotrmica

Isomtrica

Isobrica

Adiabtica


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TEORIA CINTICA DOS GASESTODA MATRIA COMPOSTA DE

MOLCULAS(TOMOS), QUE SE ENCONTRAM EMCONSTANTE MOVIMENTO TRMICO CATICO.

A Teoria Cintica dos Gases relaciona as propriedadesmacroscpicas dos gases (por exemplo, presso, temperatura etc)com as propriedades microscpicas dos gases (por exemplo,velocidade e energia cintica).

I- O MODELO MICROSCPICO DA MATRIA (SLIDOS,LQUIDOS E GASES)

HIPTESES A matria e constituda porpartculas (molculas). As partculas constituintes da matria exercem foras de

interao entre elas. O nmerode partculas muito grande. O movimentodas partculas : continuo e aleatrio.

II- MODELO MICROSCPICO DO GS PERFEITOAsforas de interaoentre as molculas so desprezveisa no serdurante os choques, isto , sconsideramos as foras de contato.A distncia mdia entre tomos e molculas muitas vezes superior dimenso das prprias molculas. A molcula do gsmonoatmico uma partcula ideal, tem massa mas no temdimenses.

TOMO a menor partcula de um elemento qumico. Soeletricamente neutros.

MOLCULAa menor partcula estvel de uma dada substnciaque possui suas propriedades qumicas bsicas.MASSA MOLECULAR (M) de um composto a massa por mol.

n = m / M

n=nmero de mols; M= massa molecular; m= massa total docomposto.

Constante de Boltzmann (k); k = R/NA= 1,38.10-23J/K

Constante universal dos gases: R=8,31 J/mol.

III- MODELO MOLECULAR DA PRESSO DE UM GSIDEAL.

A pressoexercida por um gs numa dada superfcie devidoascolises das molculas do gs contra esta superfcie.A presso de N molculas de um gs ideal, contidas num

volume(V), dada por:P = (2 N/ 3 V) . (mo /2)

Energia cintica mdia de uma molcula = Ecm= mo / 2Massa de uma molcula = moVelocidade mdia quadrtica = VmqFrmula: Vmq= ( (V12+V22+...+Vn2) / N)1/2

IV- INTERPRETAO MOLECULAR DA TEMPERATURA.A temperatura uma medida da energia cintica molecular mdia.

As molculas mais pesadas se movem com velocidade menor queas mais leves, isto , quanto mais leve mais rpida, para a mesmatemperatura.

A temperatura absoluta de um gs ideal estrelacionada com aenergia cintica mdia de translao por molcula atravs da

expresso.T = 2 Ecm / 3 K

onde k a constante de Boltzmann.CONCLUSES

Gases diferentes mesma temperatura tem igual energiacintica mdia por molcula.ENERGIA CINTICA MDIA POR MOLCULA

A energia cintica mdia por molcula independente danatureza do gs.

Ecm= ( 3 K T ) / 2

A uma dada temperatura T, todas as molculas do gs- no importaa sua massa- tem a mesma energia cintica translacional mdia, isto

, 3kT/2. Quando ns medimos a temperatura de um gs, nsestamos medindo a energia cintica translacional mdia de suasmolculas.

V- LEI DE JOULE DOS GASES IDEAIS

A energia interna de uma dada quantidade de gs perfeito funoexclusiva de sua temperatura.

Nas transformaes gasosas, a variao de energia interna (U) sempre acompanhada de variao de temperatura (T).A energia total(U) de N molculas (ou de n mols) de um gsmonoatmico da por

U = 3NkT/2 = 3nRT / 2A variao da energia interna de n moles de qualquer gs ideal, que

sofra uma variao de temperatura T, U = n Cv T (qualquer processo)

Capacidade calorfica molar, a volume constante = Cv.O valor doCv depende do tipo de molcula: monoatmica (Cv=3R/2),diatmica (Cv=5R/2) e poliatmica (Cv=3R).Obs. A equao acima vale para qualquer processo num gs ideal,mesmo que o volume no seja constante!Obs. Numa mudana de fase, a temperatura no varia, mas aenergia interna varia de acordo com a quantidade de calor que o

sistema recebe ou cede.

VI- Interpretao cintica-molecular de alguns fenmenos.

Presso- Efeito contnuo do bombardeio molecular na superfcie.Energia trmica- Energia mecnica molecular global associada agitao trmica.Calor- Trabalho catico na escala molecular (molcula-molculana conduo, fton-molcula na irradiao)Temperatura- Proporcional energia cintica mdia de translaodas molculas.Compressibilidade(expansibilidade)- Os espaosintermoleculares podem ser reduzidos (respectivamente

aumentados).

Difuso- Movimento catico das molculas.Liquefao- Aproximadas mutuamente as molculas, a coesomolecular torna-se importante.

Evaporao- As molculas mais velozes dentro do lquido podemescapar pela superfcie livre.Tenso de vapor (presso mxima)- Equilbrio dinmico entre asmolculas que escapam do lquido e as que reingressam nele.


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1aLEI DA TERMODINMICAA ENERGIA TOTAL DO UNIVERSO IMUTVEL

TERMODINMICA - No incio a termodinmica eraaplicada nos problemas que envolviam a transformao de calor emtrabalho. Na atualidade os mtodos termodinmicos se aplicam emmltiplas transformaes (processos), fsicas e qumicas, para o

estudo das propriedades das substncias e as radiaes.SISTEMA, VIZINHANA E FRONTEIRA.Uma regio do espao que se querestudar denomina-se SISTEMA e

estseparado do resto do universo(MEIO EXTERNO ou

VIZINHANA) atravs de umasuperfcie real ou imaginriadenominada FRONTEIRA.

ESTADO TERMODINMICO- O estadotermodinmico de um sistema caracterizado pela condio dessesistema, isto sua energia interna. O estado termodinmico

caracterizado por um conjunto de grandezas macroscpicaschamadas de variveis de estado. As quantidades e os tipos devariveis que so necessrias para determinar a energia interna deum dado estado de um sistema, so obtidas experimentalmente.

Exemplos de variveis de estado: presso, volume,temperatura, nmero de moles etc.TRANSFORMAO- Quando huma alterao doestado do sistema disse que houve uma transformao. O modocomo o sistema chegou a esta alterao denominado PROCESSO.ENERGIA INTERNA: a soma das energias cinticas detodas suas partculas constituintes acrescida da soma de todasas energias potenciais decorrentes das interaes entre aspartculas do sistema. Obs. A energia interna no inclui aenergia potencial decorrente entre o sistema e suas

vizinhanas.A variao de energia interna de um sistema nodepende do processo, depende apenas da temperatura inicial

e final do mesmo.

ENERGIA EXTERNA:energia trocada pelo sistema com o

meio externo nas formas de calor e de trabalho, que dependem do

processo de transformao, ou seja, no intrnseca do sistema.FUNO DE ESTADO- So aquelas grandezas nas quaisos valores numricos de suas variaes no dependem do processo.Elas so funo exclusivamente do estado final e inicial.

1aLEI DA TERMODINMICAA primeira lei essencialmente uma extenso do princpio daconservao da energia, a fim de incluir sistemas onde existefluxo de calor. Historicamente ela marca o reconhecimento

do calor como uma forma de energia (experincia de Joule).Obs. A primeira lei se aplica a todo e qualquer processo

natural que decorre entre estados de equilbrio.1aLEI DA TERMODINMICAENUNCIADO Quando uma

quantidade de calor (Q) fornecida aum sistema durante um processo, parte

dela (U) fica no sistema sob forma deenergia interna e parte (W) deixa o

sistema sob a forma de trabalho

realizado pelo sistema sobre a sua

vizinhana.

U = Q W

APLICAES DA 1aLEI DA TERMODINMICATRANSFORMAES GASOSAS

1. TRANSFORMAO CCLICA.Numa transformao cclica, o sistema volta sempre

exatamente ao seu estado inicial.Portanto: U=0 e W=Q

2. TRANSFORMAO ISOCRICA. Transformaes avolume constante( V = constante)

Calor trocado => Q = m cv T

Trabalho => W= 0

Variao da energia interna => U = m Cv TExm: panela de presso3. TRANSFORMAO ISOBRICA. Transformaes apresso constante ( P = constante). Quando este processoocorre, o calor trocado e o trabalho efetuado so, ambos,diferentes de zero. O trabalho efetuado igual ao produto dapresso pela variao de volume.Q = m Cp T

W= P V

U = m Cp T - P V

Relao de Mayer Cp Cv= RCp=calor especfico a presso constante.Cv=calor especfico a volume constanteExm: Processos a cu aberto so a presso constante eatmosfrica.4. TRANSFORMAO ISOTRMICA. Transformaes atemperatura constante ( T=cte).

U = 0 => Q = W,

e W = n R T Ln (Vf/ Vi)

5. TRANSFORMAO ADIABTICA. Transformaoonde no htroca de calor com o meio externo ( Q = zero)Q = 0

W= - m Cv T U = - m Cv T

= Cp/Cv = coeficiente de Poisson. O coeficiente de Poissontem os seguintes valores: 5/3=1,67 para gases monoatmicose 7/5=1,40 para gases diatmicos, que com boa aproximaotambm se aplica ao ar.Exm: Reaes rpidas, onde no htempo suficiente paraque haja troca de calor significativa ou quando o sistema estisolado termicamente do meio externo, atravs de fronteirasadiabticas.6.EXPANSO LIVRE ADIABTICA. A energia internainicial e final de um gs so iguais, quando o gs sofre umaexpanso livre adiabtica. Ti=Tf e pi.Vi=pf.Vf7. PROCESSO DE EBULIO. Suponhamos que umlquido, de massa m, seja vaporizado presso constante P. Ovolume do lquido, Vl, e o volume no estado de vapor Vv.W=P (Vf - Vi)

U = Q W = m Lv- P (Vf - Vi)


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2aLEI DA TERMODINMICAPorque a baguna do nosso quarto tende a se espalhar

A mquina perfeita inatingvelINTRODUO- Todos os processos que ocorrem na natureza,sejam mecnicos, eltricos, qumicos ou biolgicos devemobedecer as leis da termodinmica.

Processos reversveis e irreversveis. Um processo serreversvel se um sistema passar do estado inicial ato estadofinal, atravs de uma sucesso de estados de equilbrio. Se umprocesso real ocorre quase-estaticamente, isto , com tamanhalentido que cada etapa stenha um afastamento infinitesimalem relao ao equilbrio, o processo pode ser consideradoreversvel.MQUINAS TRMICAS: dispositivo que transforma energiatrmica em outras formas de energia. Exemplos demquinas trmicas: a) Mquina a vapor (mais antiga). b)Mquinas a vapor alternativas (pisto) ex: Maria fumaa. c)Motores a combusto (Diesel e Otto). d) Mquinas a reao ex:turbina a jato(a mais eficiente) e armas de fogo.

As mquinas trmicas utilizam um fluido operante, que retiracalor de uma fonte quente, sendo parte dessa quantidade de calor

efetivamente recebida pelo fluido operante, utilizada na

realizao de trabalho e o restante de calor rejeitado para umafonte fria.

ESQUEMA DAS MQUINAS TRMICAS

RENDIMENTO

O rendimento ( e ou ) de uma mquina trmica a razo entreo trabalho realizado e a quantidade de calor retirada da fonte

quente:

e= W / Qq ou e = 1 Qf/ Qq

SEGUNDA LEI: ENUNCIADOS - Apresentamos a segunda

lei de trs formas diferentes, pois consideramos que cadaenunciado reala um aspecto importante.I- Enunciado da Eficincia (Kelvin)Nenhum processo possvel cujo nico resultado a conversocompleta de calor em trabalho.

II- Enunciado da Irreversibilidade(Clausius)

Nenhum processo possvel cujo nico resultado atransferncia de calor de um corpo quente para outro mais

quente.III- Enunciado da entropia

Todos os processos naturais evoluem na direo que leva aoaumento da entropia.

MQUINA TRMICA DE RENDIMENTO MXIMO(MQUINA DE CARNOT) A conhecida mquina de Carnot

uma mquina trmica terica de rendimento mximo. Isto ,nenhuma mquina trmica operando entre duas fontes podesermais eficiente que uma mquina de Carnot operando entre osmesmos dois reservatrios trmicos.

REFRIGERADOR DE CARNOT (MQUINA FRIGORFICA).

Os refrigeradores so mquinas frigorficas, que, transferem

calor (Qf)de um sistema em menor temperatura (congelador)para o meio exterior, que se encontra auma temperatura mais

alta(Qq). Tal passagem no espontnea, ocorrendo custade um trabalho(W) externo (trabalho do compressor).

O coeficiente de performance Kp definido porKp=Qf /W = Qf / (QqQf )ENTROPIA E A SEGUNDA LEI. A entropia S, como a presso,o volume e assim por diante uma caracterstica de um sistema emequilbrio.A segunda lei da termodinmica afirma que: em qualquer processotermodinmico que evolui de um estado de equilbrio para outro, aentropia do conjunto sistema+vizinhana ou permanece constanteou aumenta.A Funo de Estado Entropia. A variao de entropia de um sistemaque sofre um processo real (irreversvel) entre dois estados deequilbrio igual a variao de entropia num processo reversvelentre os mesmos estados.

Clculo da Variao de Entropia num Processo Isotrmico.S = Q / T U(S) = J/K (SI)

Q=quantidade de calor trocado pelo sistema com o exterior.T= temperatura na qual ocorre essa troca.

A variao de entropia de um sistema positiva quando aquantidade de calor Q positiva, isto, quando o sistema recebecalor, e negativa quando o sistema fornece calor.

Variao de Entropia num Processo Adiabtico Revervel.S = 0

Entropia e Disponibilidade de Energia. A entropia uma medidada energia disponvel ou utilizvel do sistema. Um aumento deentropia acarreta numa diminuio da energia utilizvel.Entropia e Desordem. Nos processos naturais, os sistemas tendem a

evoluir para um estado de maior desordem: o restabelecimento da

ordem se possvel mediante o dispndio de energia. Associa-se afuno entropia ao conceito de desordem, de tal forma que o valorda funo aumenta quando aumenta a desordem nos processosnaturais.

Os estados de maior desordem tambm so os estados de maior

probabilidade.TERCEIRA LEI. impossvel um sistema atingir o zero grauabsoluto, atravs de um nmero finito de operaes.Algumas conseqncias da terceira lei da termodinmica. No zeroabsoluto, a capacidade trmica e o coeficiente de dilatao doscorpos tornam-se zero.

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