Cap. 2 – Energia e Primeira Lei da Termodinâmica

2.1 – Conceitos mecânicos de energia 2.1.1 – Trabalho e energia cinética s

EC = Variação de energia cinética (EC) Trabalho da força Fs

2.1.2 – Energia potencial

2.2 – Transferência de energia por trabalho W = Trabalho da força realizado durante a expansão ou compressão de um gás de deformação de uma barra sólida Equação utilizada para determinar o trabalho : de deformação de uma película líquida ....

Definição termodinâmica de trabalho : Um sistema realiza trabalho sobre as suas vizinhanças se o único efeito sobre tudo aquilo externo ao sistema puder ser o levantamento de um peso. Sistema A Sistema B Trabalho é um modo de transferir energia

2.2.1 – Convenção de sinais W > 0 = Trabalho realizado pelo sistema W < 0 = Trabalho realizado sobre sistema Sistema A Sistema B W > 0 = Trabalho realizado pelo sistema B W < 0 = Trabalho realizado sobre sistema A

Potência: Trabalho não é uma propriedade do sistema ! Diferencial inexata Potência: Diferencial inexata

2.2.2 – Trabalho de expansão ou compressão Diferencial inexata gás F=pA gás dx

Um processo (em quase-equilíbrio) descrito pela expressão pVn = cte é chamado de um processo politrópico

2.2.3 – Exemplos de trabalho a) Alongamento de uma barra sólida b) Potência transmitida por um eixo c) Potência eletrica d) Trabalho devido a magnetização

2.3 – Energia de um sistema 2.3.1 – Primeira Lei da Termodinâmica O trabalho líquido realizado por ou sobre um sistema fechado submetido a um processo adiabático entre dois estados dados, dependo somente dos estados inicial e final. 2.3.2 – Variação de energia (ad = processo adiabático) E = energia total - propriedade Energia total inclui : Energia cinética , Energia potencia e outras formas

Energia cinética , Energia potencial gravitacional e energia interna Quando se realiza trabalho para comprimir uma mola, armazena-se energia no interior da mola Quando uma bateria é carrega (com energia elétrica) armazena-se energia eletroquímica na mesma. Na termodinâmica aplicada à engenharia considera-se a variação de energia total de um sistema constituída de três contribuições macroscópicas: Energia cinética , Energia potencial gravitacional e energia interna

Princípio da conservação da energia 2.3.4 – Balanço de energia 2 WA WB 1 Princípio da conservação da energia

2.4 – Transferência de Energia por calor 2.4.1 – Convenção de sinais W > 0 = Trabalho realizado pelo sistema W < 0 = Trabalho realizado sobre sistema Q > 0 = Transferência de calor realizado para o sistema Q < 0 = Transferência de calor realizado do sistema Q > 0 W > 0 + Q < 0 W < 0 _ Sistema

Taxa de transferência de calor: Transferência de calor não é uma propriedade do sistema ! Diferencial inexata Taxa de transferência de calor: (Potência térmica) [J/s] ou [W] = fluxo de calor [W/m2]

2.5 – Balanço de energia para sistemas fechados Outros formatos do balanço de energia: diferencial instantâneo

2.6 – Análise de energia para ciclos 2.6.1 – Balanço de energia Corpo Quente Corpo Frio Sistema Ciclo de Potência Corpo Quente Corpo Frio Sistema Ciclo de Refrigeração e Bomba de calor

2.6.2 – Ciclos de potência Corpo Quente Sistema Corpo Frio Eficiência térmica :

2.6.3 – Ciclos de refrigeração e Bomba de calor Corpo Quente Corpo Frio Sistema Coeficiente de perfomance : Ciclos de refrigeração: Coeficiente de perfomance : Bomba de calor:

Segunda lista de exercícios 2.17 – 2.28 – 2.31 – 2.47 – 2.48 – 2.53 – 2.61 – 2.63