Lei zero da termodinâmica Se A está em equilíbrio térmico com B, e A também está em...
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Lei zero da termodinâmicaSe A está em equilíbrio térmico com B, e A também está em equilíbrio térmico com C, podemos concluir que B está em equilíbrio térmico com C.
A B
A C
B C
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Conceitos iniciais
"A termodinâmica estuda as relações entre energia térmica (calor) trocada e energia mecânica (trabalho) realizada numa transformação de um sistema e o resto do Universo (que denominamos meio exterior)."
Trabalho realizado por um gás
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Vp .
Em um sistema termodinâmico quem exerce a força é o gás e o deslocamento é feito pelo embolo ao sofrer variação de volume. Portanto o trabalho termodinâmico é expresso pela equação:
Trabalho pela áreaPropriedade:
"O trabalho é numericamente igual à área, num gráfico da pressão em função da variação do volume."
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TRnU ..23
Energia InternaA energia total de um sistema é composta de duas parcelas: a
energia externa e a energia interna.
Energia externa: são devidas as relações que ele guarda com seu meio exterior: a energia cinética e a energia potencial gravitacional. Energia interna: relaciona-se com suas condições intrínsecas. É basicamente dada pela soma das energias em grande parte energia potencial, energia cinética e energia de rotação de todas as moléculas que compõem o gás, dada pela expressão abaixo.
A figura representa o sistema de movimento das partículas
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Estabelece a equivalência entre energia térmica (calor) e energia mecânica (trabalho), baseando-se no princípio da conservação de energia que diz: “A energia não pode ser criada nem destruída, mas somente transformada de uma espécie em outra”.
1ª LEI DA TERMODINÂMICA
UQ
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Balanço das Energias
• Q (absorvido) > 0 • Q ( cedido) < 0• Não troca calor Q= 0 (transf. adiabática) ΔU = -
• (expansão) > 0 • (compressão) < 0• não realiza nem recebe trabalho = 0 (transf. isométrica) ΔU = Q
• ΔU >0 , temperatura aumenta• ΔU <0 , temperatura diminui• ΔU = 0 , transformação isotérmica, Q =
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2ª LEI DA TERMODINÂMICA
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Processos reversíveis e irreversíveis
FOTO
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RA/C
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Transformações cíclicas• Em qualquer transformação cíclica: T = 0 e, portanto, U = 0.
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Transformações cíclicas
• Se, durante o ciclo, o gás realiza trabalho, este deve receber calor de uma fonte.
• Se, durante o ciclo, for realizado trabalho sobre o gás, este cede calor ao meio.
De acordo com a primeira lei da termodinâmica, se nos ciclos U = 0, então Q = .
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Segunda Lei da Termodinâmica • energia térmica sob a forma de calor é transferida
espontaneamente de um corpo com maior temperatura para um corpo com menor temperatura, e o contrário não acontece naturalmente.
Máquina Térmica
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Clausius
“É impossível construir uma máquina térmica que, operando num ciclo, não produza nenhum efeito além da absorção de calor de um reservatório e da realização de uma quantidade igual de trabalho”
A formulação de Kelvin-Planck do Segundo Princípio da Termodinâmica
É impossível construir uma máquina que trabalhe com rendimento de 100%
Kelvin-Planck
É impossível a construção de uma máquina que, operando em um ciclo termodinâmico, converta toda a quantidade de calor recebido em trabalho
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IMPORTANTE
“A primeira lei proibe a criação ou destruição da energia; enquanto a segunda lei limita a disponibilidade da energia e os modos de conservação e de uso da energia, mostrando possíveis transformações de energia.”
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Máquinas térmicas• Motor de explosão
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Ciclo de Carnot: rendimento máximo
•Nicolas Léonard Carnot demonstrou teoricamente que o ciclo que possibilita rendimento máximo é reversível, e desenvolveu um ciclo especial para calcular o rendimento máximo que uma máquina térmica poderia ter.
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17
Diagrama PV para o ciclo de Carnot
AB: Tranformação isortérmica. O sistema absorve calor Q.
B C: Expansão adiabática
C D: Compressão isotérmica. O sistema libera Q.
D A: Compressão adiabática.
O trabalho líquido realizado máq., é igual ao calor líquido recebido num ciclo. Observe que para o ciclo
fq QQQ 0U
q
f
q
f
q T
T
Q 1ou 1
Rendimento térmico da máquina de Carnot
q
f
q
f
TT
Q
Q
Carnot mostrou que
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Máquinas frigoríficas: transformação detrabalho em calor
•A transferência de calor de uma fonte fria a outra quente só é possível graças ao trabalho realizado por um agente externo.
ZHO
NG
CH
EN/S
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TTER
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Máquinas frigoríficas: transformação detrabalho em calor
• Eficiência de uma máquina frigorífica:
• Eficiência máxima de uma máquina frigorífica:
2Q
4 Segunda lei da termodinâmica
21
2
21
2
TTT
QQQ
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3ª Lei da Termodinâmica
Entropia• Mede a desordem de um sistema isolado• A entropia do Universo tende sempre a aumentar.• A variação de entropia S de um sistema que esteja passando por
transformação isotérmica é:
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Entropia•O umidificador evaporativo promove evaporação da água, que retira energia do ar e resfria o ambiente. O processo é irreversível.
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