A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

Termodinâmica é a ciência que trata do calor e do trabalho das características dos sistemas e das propriedades dos fluidos termodinâmicos.

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "Termodinâmica é a ciência que trata do calor e do trabalho das características dos sistemas e das propriedades dos fluidos termodinâmicos."— Transcrição da apresentação:

1 Termodinâmica é a ciência que trata do calor e do trabalho das características dos sistemas e das propriedades dos fluidos termodinâmicos

2 Termodinâmica 1. Sistema - porção definida do espaço. Ex. uma solução, uma célula, um cilindro de gás, um corpo...

3 Termodinâmica 2. Entorno - tudo que envolve o sistema. Não tem limite. É o ambiente Os sistemas podem variar de volume, temperatura e energia. Abertos/fechados.

4 Termodinâmica Os sistemas possuem dois tipos de energia: Energia Interna... Potencial – é a composição química Cinética – é o conteúdo de calor Cinética – é o conteúdo de calor

5 Termodinâmica Os sistemas possuem dois tipos de energia: Energia Externa... Potencial – é dependente da altura do sistema no Campo G. Cinética – é dependente da velocidade de deslocamento do sistema no espaço. Cinética – é dependente da velocidade de deslocamento do sistema no espaço.

6 Termodinâmica Se o sistema é uma bomba, tanto faz ela estar no alto (energia potencial externa), como ser lançada (energia cinética externa), que sua energia interna é a mesma até o momento da explosão (a potencial, pelo menos).

7 Termodinâmica Ep + Ec INT Ec EXT Distância Altura Ep EXT

8 m m Termodinâmica Se um macaco come uma banana, no alto de uma árvore, sobre o solo, correndo ou parado, ele só aproveita a energia interna da banana. Se ele come a banana com casca faz alguma diferença?

9 Termodinâmica Mais Energia Menos Energia

10 Prof º Ms. Clóvis Piáu HENEINE, I.F. Biofísica Básica, Termodinâmica A Energia Interna de um sistema pode ou não depender de Massa do sistema, pelo menos macroscopicamente. Com isso, classifica-se Propriedades extensivas Propriedade intensivas Propriedade intensivas

11 Termodinâmica Propriedade intensivas (independem da massa). (independem da massa). 1. pressão 2. temperatura 3. voltagem 4. viscosidade

12 Termodinâmica Propriedade extensiva (dependem da massa) 1. volume 2. quantidade de matéria 3. densidade 4. quantidade de energia

13 Termodinâmica 1ª Lei: Descreve a conservação da energia. Energia não pode ser criada ou destruída, mas somente convertida de uma forma em outra.

14 Prof º Ms. Clóvis Piáu HENEINE, I.F. Biofísica Básica, Termodinâmica 1ª Lei: Toda transformação de energia se acompanha de energia térmica. Qualquer forma de energia ou trabalho, pode ser totalmente convertida em calor.

15 Termodinâmica 1ª Lei: A energia do Universo é constante.

16 O PRIMEIRO PRINCÍPIO DA TERMODINÂMICA Lei da conservação da energia: a energia em um sistema pode manifestar-se sob diferentes formas como calor e trabalho. A energia pode ser interconvertida de uma forma para outra, mas a quantidade total de energia do universo, isto é, sistema mais meio externo, conserva-se. A ENERGIA INTERNA DE UM SISTEMA ISOLADO É CONSTANTE

17 Sadi Carnot James Joule Rudolf Clausius Wiliam Thomson Lord Kelvin Emile Claupeyron Alguns ilustres pesquisadores que construiram a termodinâmica

18 Nasceu em Salford - Inglaterra James P. Joule ( ) Contribuição de James Joule. 1839Experimentos: trabalho mecânico, eletricidade e calor. 1840Efeito Joule : Pot = RI Equivalente mecânico do calor ( 1 cal = 4,18 J) 1852Efeito Joule-Thomson : decrescimo da temperatura de um gás em função da expansão sem realização de trabalho externo. As contribuições de Joule e outros levaram ao surgimento de uma nova disciplina: a Termodinâmica Lei da Conservação de Energia 1 a Lei da Termodinâmica

19 Para entender melhor a 1 a Lei de Termodinâmica é preciso compreender as características dos sistemas termodinâmicos e os caminhos percorridos pelo calor...

20 Certa massa delimitada por uma fronteira. Vizinhança do sistema. O que fica fora da fronteira Sistema fechado Sistema que não troca energia nem massa com a sua vizinhança. Sistema Aberto Sistema que não troca massa com a vizinhança, mas permite passagem de calor e trabalho por sua fronteira. Sistema Termodinâmico

21 Transformação P1V1T1U1P1V1T1U1 P2V2T2U2P2V2T2U2 Estado 1Estado 2 Transformação Variáveis de estado

22 Caminho descrito pelo sistema na transformação. Processos P1V1T1U1P1V1T1U1 P2V2T2U2P2V2T2U2 Durante a transformação Isotérmicotemperatura constante IsobáricoPressão constante Isovolumétricovolume constante AdiabáticoÉ nula a troca de calor com a vizinhança.

23 Transformações 1 a Lei da Termodinâmica ΔU = U 2 – U 1 Variação Energia Interna W > 0 sistema realiza trabalho W < 0 sistema sofre trabalho Q > 0 sistema recebe calor Q < 0 sistema perde calor 1 a Lei Q = W + ΔU Sistema Fechado

24 Q = W + U Gás Expansão nula W = 0 Δ U = Q ΔU depende apenas de ΔT. ΔT = 0 ΔU = 0 ΔT > 0 ΔU > 0 ΔT < 0 ΔU < 0 Como U é uma variável de estado, ΔU não depende do processo. Variação da Energia Interna A energia interna de um gás é função apenas da temperatura absoluta T.

25 O calor Q que passa pelas fronteiras do sistema depende do processo.

26 V = V 2 -V 1 U = Q - W W depende de como a pressão e volume mudam no processo. W = F.d F = Pr.S W = Pr.S.d W = Pr.ΔV. O trabalho que atravessa a fronteira depende do processo?

27 P 1 V 1 = nRT 1 Estado 1 n o de moles Constante dos gases R = 8,31 J/mol.K = 2 cal/mol.K Diagramas P x V Gases ideais 1 P1P1 V1V1 T1T1 Como as variáveis de estado se relacionam? Equação de estado

28 1ª Lei da Termodinâmica W = 0 Q = m C V (T 2 -T 1 ) Calor específico a volume constante U = Q V = 0 Transformação de 1 2 Volume invariável Isovolumétrica Processo isovolumétrico Transformação a volume constante Q = W + U

29 Q = + m C P (T B - T A ) calor específico a pressão constante W = P o [V B -V A ] 1ª Lei da Termodinâmica Q = W + U Transformação a pressão constante Processo isobárico

30 Êmbolo movimentado lentamente U = 0 T=0 Transformação à temperatura constante Q = W Q = W + 0 Processo Isotérmico

31 Movimento rápido do êmbolo. Q = 0 W = - U Primeira Lei da Termodinâmica Q = W + U Q = 0 U= - W Compressão adiabática Trabalho transforma-se em calor Q = 0 O processo ocorre tão rapidamente que o sistema não troca calor com o exterior. W Área sob o grafico Processo adiabático Transformação sem troca de calor

32 3.- W ciclo = W = área W ciclo > 0 Q ciclo 0 O sentido do ciclo no diagrama P V : horário. O sistema recebe Q e entrega W 1 a Lei da Termodinâmica Q ciclo = W ciclo + U ciclo Q ciclo = W ciclo 1.- U ciclo = U = 0 pois T final = T inicial 2.- Q ciclo = Q Processos cíclicos

33 Trabalham em ciclos. Máquinas Térmicas

34 Fonte quente Fonte fria Trabalho Ciclo De onde a máquina retira calor Q Hot. Para onde a máquina rejeita calor Q Cold A máquina de Denis Papin

35 Em cada ciclo W = Q 1 -Q 2 Eficiência = W/Q 1 = (Q 1 -Q 2 )/Q 1 ε = [1 – Q 2 /Q 1 ] U = 0 Eficiência térmica: 1ªLei

36 Refrigerador 12: compressão adiabática em um compressor 23: processo de rejeição de calor a pressão constante 34: estrangulamento em uma válvula de expansão (com a respectiva queda de pressão) 41: absorção de calor a pressão constante, no evaporador Ciclo Refrigerador

37 Qual o limite da eficiência de uma máquina térmica ? ε = [1 – Q 2 /Q 1 ] Q 1 0 ε 1 É possível construir esta máquina? ε 100%

38 A eficiência da Máquina de Carnot No ciclo: U=0 W = Q 1 - Q 2 ε = W/Q 1 = [Q 1 -Q 2 ]/Q 1 = 1 - Q 2 /Q 1 Q 2 /Q 1 = T 2 /T 1 ε = (1 - Q 2 /Q 1 ) = (1 - T 2 /T 1 ) ε = 1 - T 2 /T 1 Princípio de Carnot "Nenhuma máquina térmica real, operando entre 2 reservatórios térmicos T 1 e T 2, pode ser mais eficiente que a "máquina de Carnot" operando entre os mesmos reservatórios" BC e DA = adiabáticas Ciclo reversível A máquina ideal de Carnot


Carregar ppt "Termodinâmica é a ciência que trata do calor e do trabalho das características dos sistemas e das propriedades dos fluidos termodinâmicos."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google