Aula 01_Lei Zero Da TD

A l 1A l 1Aula 1Aula 1

Termodinâmica eTermodinâmica e

Equilíbrio Térmico, Mecânico, Equilíbrio Térmico, Mecânico,

Químico e TermodinâmicoQuímico e TermodinâmicoQuímico e TermodinâmicoQuímico e Termodinâmico

5/2/20105/2/2010 11Prof. Leonardo Prof. Leonardo KyoKyo KabayamaKabayama

di â i (d θ h i ifi

Definições

A Termodinâmica (do grego θερµη, therme, significa"calor" e δυναµις, dynamis, significa "potência") é o ramoda Física que estuda os efeitos da mudança emq çtemperatura, pressão e volume em sistemas físicos naescala macroscópica. Ou seja, calor significa "energia"em trânsito e dinâmica se relaciona com "movimento"em trânsito, e dinâmica se relaciona com movimento .Por isso, em essência, a Termodinâmica estuda omovimento da energia e como a energia cria movimento.

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Emb ae Legac


Embraer - Legacy

•Identificar o número de componentes presentes, o número de fases presentes, acomposição de cada fase e a quantidade de cada fase nos diagramas de fase unário

Termodinâmica dos materiaisTermodinâmica dos materiais

composição de cada fase, e a quantidade de cada fase nos diagramas de fase unário,binário e ternário, usando as Regras das Fases de Gibbs;•Aplicar a Regra da Balança em campos de duas fases em diagramas de fases binários;•Identificar reações de três fases em sistemas de componentes binários;Calcular a energia livre e o calor de misturas para misturas binárias simples;•Calcular a energia livre e o calor de misturas para misturas binárias simples;•Definir energia de superfície, e relacioná-la com quantidades termodinâmicas como aenergia livre;•Aplicar a equação de Laplace para determinar a pressão ao longo de superfíciescurvas;curvas;•Aplicar a equação de Young para relacionar ângulo de contato com energia desuperficie;•Identificar os três estágios da sinterização, e descrever como as energias de superfíciegovernam cada processogovernam cada processo•Diverenciar entre decomposição binodal e espinodal em misturas poliméricas;•Diferenciar entre adesão, coesão e espalhamento, e calcular o trabalho associado aeles.


Definições

SistemasSistemas TermodinâmicosTermodinâmicos::SistemasSistemas TermodinâmicosTermodinâmicos::•Quantidade de matéria, com massamassa e identidadeidentidade fixas, sobre a qual nossaatenção é dirigida.•Pode ser simples como um corpo livre ou complexa como a planta inteira deuma usina química.uma usina química.

VizinhançaVizinhança ((SurroundingSurrounding)) ouou MeioMeio::•Tudo o que é externoexterno ao sistema.

FronteiraFronteira dodo SistemaSistema::•Separação entre o SistemaSistema e aVizinhançaVizinhança. Pode ser móvel ou fixa.


Separação entre o SistemaSistema e aVizinhançaVizinhança. Pode ser móvel ou fixa.

Outras ClassificaçõesOutras Classificações de Sistemas:de Sistemas:••SistemaSistema AbertoAberto:: existe troca de matéria e energia com o exterior;SistemaSistema FechadoFechado:: não existe troca de matéria com o exterior mas pode trocar••SistemaSistema FechadoFechado:: não existe troca de matéria com o exterior, mas pode trocar

energia;••SistemaSistema MecanicamenteMecanicamente IsoladoIsolado:: encontra-se livre de quaisquer ação externa, comoforça de compressão e não há troca de calor com o meio externo;SistemaSistema TermodinamicamenteTermodinamicamente isoladoisolado:: não existe troca de trabalho de calor ou de••SistemaSistema TermodinamicamenteTermodinamicamente isoladoisolado:: não existe troca de trabalho, de calor ou de

matéria o exterior;


••SistemaSistema EstacionárioEstacionário:: quando os parâmetros macroscópicos que definem o seuestado não variam no tempo;

Outras ClassificaçõesOutras Classificações de Sistemas:de Sistemas:

estado não variam no tempo;

••SistemaSistema IsoladoIsolado emem EquilíbrioEquilíbrio TermodinâmicoTermodinâmico:: sistema isolado em estadoestacionário:

T constante distribuição uniforme•T=constante → distribuição uniforme•P=constante→ distribuição uniforme

••SistemaSistema FechadoFechado emem EquilíbrioEquilíbrio TermodinâmicoTermodinâmico:: sistema fechado em equilíbrio:•Térmico T T constante•Térmico → T=Text=constante•Mecânico→ p=pext=constante


Propriedades:Propriedades:FasesFases::

•Quantidade de matéria totalmente homogênea;•Várias fases podem coexistir separadas por meio de fronteiras de fases;•Cada fase a substância pode existir em várias pressões e temperaturas, ou seja,em vário estados.

EstadoEstado::•Descrito por certas propriedades macroscópicas observáveis como temperatura,pressão e massa específica.•Cada uma das propriedades de uma substância, num dado estado, apresentap p , , psomente um determinado valor e elas tem sempre o mesmo valor para um dadoestado, independente da forma pela qual a substância chegou a ele.

PropriedadesPropriedades::•Qualquer característica da substância: pressão P, temperatura T, volume V,Q q p pmassa m.•Pode ser definida como uma quantidade que depende do estado do sistema e éindependente do caminho pela qual o sistema chegou ao estado considerado.

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Propriedades:Propriedades:


Propriedades:Propriedades:ExtensivasExtensivas

•Uma propriedade é chamada de extensiva quando seu valor para um sistema•Uma propriedade é chamada de extensiva quando seu valor para um sistemacompleto for a somatória dos valores de cada uma das partes pertencentes aosistema;•Massa, volume, energia são exemplos de propriedades extensivas; portanto,dependem do tamanho ou extensão do sistema e podem variar com o tempodependem do tamanho ou extensão do sistema e podem variar com o tempo.

IntensivasIntensivas•Não são aditivas como considerada anteriormente para as propriedadesextensivas;extensivas;•Seus valores são independentes do tamanho ou extensão do sistema e podevariar de ponto a ponto dentro do sistema a qualquer momento, portanto elaspodem ser função da posição e do tempo;•Pressão e temperatura são exemplos de propriedades intensivas;•Pressão,e temperatura são exemplos de propriedades intensivas;•Propriedades extensivas por unidade de massa podem ser consideradaspropriedades intensivas, como o volume específico.


Propriedades:Propriedades:ExtensivasExtensivas (depende da extensão)

•Massa volume energia interna•Massa, volume, energia interna.IntensivasIntensivas (não depende da extensão)

•Pressão, temperatura, volume específico.


Equilíbrio:Equilíbrio:•Condição de um sistema físico no qual as grandezas que sobre ele atuamç q g qse compõem, para não provocar nenhuma mudança em seu estado.

•Quando a propriedade tem o mesmo valor para o sistema como um todo.


íí ââ á

Equilíbrio:Equilíbrio:

••EquilíbrioEquilíbrio termodinâmicotermodinâmico: quando um sistema não está sujeito ainterações com a vizinhança e mudanças internas não ocorrem;

••EquilíbrioEquilíbrio térmicotérmico: a temperatura do sistema é a mesma em todo oEquilíbrioEquilíbrio térmicotérmico: a temperatura do sistema é a mesma em todo osistema e vizinhanças (T ≠ f(x, y, z));

•EquilíbrioEquilíbrio mecânicomecânico: quando não há nenhuma desequilíbrio de forçasd t d i t f i t id b f t i édentro do sistema e a força interna exercida sobre as fronteiras ébalanceada por forças externas (P ≠ f(t));

••EquilíbrioEquilíbrio químicoquímico: a composição química do sistema permaneceqq qq p ç q pInalterada.


Tipos de Equilíbrios:Tipos de Equilíbrios:Tipos de Equilíbrios:Tipos de Equilíbrios:

••EquilíbrioEquilíbrio estávelestável:: quando pequenas perturbações provenientes da vizinhança

Equilíbrio estávelEquilíbrio estável Equilíbrio indiferenteEquilíbrio indiferente Equilíbrio instávelEquilíbrio instável

••EquilíbrioEquilíbrio estávelestável:: quando pequenas perturbações provenientes da vizinhançanão modificam o estado do sistema quando desaparecem;

••EquilíbrioEquilíbrio indiferenteindiferente: quando as perturbações do meio exterior o modificam deum modo proporcional à perturbação;um modo proporcional à perturbação;

••EquilíbrioEquilíbrio instávelinstável:: quando desaparece devido a perturbações infinitesimais;

••EquilíbrioEquilíbrio metaestávelmetaestável:: quando algumas perturbações provenientes da


••EquilíbrioEquilíbrio metaestávelmetaestável:: quando algumas perturbações provenientes davizinhança modificam o estado do sistema uma vez desaparecidas.

Equilíbrio Térmico:Equilíbrio Térmico:••NoNo EquilíbrioEquilíbrio térmicotérmico: a temperatura do sistema é a mesma em todo o sistema evizinhanças (T ≠ f(x y z));vizinhanças (T ≠ f(x, y, z));•Dois objetos que estão em contato térmico estarão em equilíbrio se não existiremtrocas de calor entre si.

•Calor → energia transferida entre objetos que estão em temperaturasdiferentes;diferentes;•Contato térmico → objetos estarão em contato térmico se puder existirtransferência de calor entre eles•Temperatura → medida do movimento dos a\átomos e moléculas num gás,líquido ou sólidolíquido ou sólido.


Equilíbrio Térmico: LeiEquilíbrio Térmico: Lei Zero da TermodinâmicaZero da Termodinâmica

•Se dois sistemas A e B estão em contato térmico, e estão em equilíbrio como um, qsistema composto:

•então A e B estão em equilíbrio individualmente;•Se os sistemas A e B estão em equilíbrio:

•e os sistemas B e C estão em equilíbrioq•então A e C também estão em equilíbrio.

••ConclusãoConclusão::•Existe uma grandeza escalar chamada empiricamente de temperatura, queassume o mesmo valor para todos os sistemas que estiverem em equilíbrio porp q q pmeio contato térmico;••SistemaSistema macroscópicomacroscópico isoladoisolado::

•Não tem qualquer interação com sua vizinhança;•Chega ao estado de equilíbrio se não for perturbado por um longo


g q p p gtempo.

, ou seja, variação de 1°C.


Até Até a Próxima Aulaa Próxima Aula


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