Termodinâmica e Estrutura da Matéria A 1ª Lei da Termodinâmica - Parte 2 J. Seixas.

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1 Termodinâmica e Estrutura da Matéria A 1ª Lei da Termodinâmica - Parte 2
J. Seixas

2 TEM Lição 2: Conceitos básicos
Quantidades relevantes Densidade Pressão Temperatura Trabalho Definições Função de caminho Processos quase- estáticos Trabalho num processo quase-estático Trabalho num ciclo Potência Definição Potência de motor Potência eléctrica Exemplos Lei 0 da Termodinâmica Calor O que é e como se mede Unidades de calor Processos adiabáticos 1ª Lei da Termodinâmica Índice da lição 1ª Lei da Termodinâmica Enunciado (Revisão) Vamos incluir a constante J na definição de calor ou trabalho. Nesse caso 𝛿𝑊= 𝛿𝑄 que corresponde à 1ª Lei da Termodinâmica: Para qualquer processo cíclico de um sistema fechado o trabalho fornecido pelo sistema é igual ao calor fornecido ao sistema TEM Lição 2: Conceitos básicos

3 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2
Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição 1ª Lei da Termodinâmica Processos não cíclicos Imaginemos um processo que leva do estado 1 ao estado 2 através do caminho C. Nesse caso 1 𝒞 2 𝛿𝑊−𝛿𝑄 ≠0  C  TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

4 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2
Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição 1ª Lei da Termodinâmica Processos não cíclicos Imaginemos um processo que leva do estado 1 ao estado 2 através do caminho C. Nesse caso 1 𝒞 2 𝛿𝑊−𝛿𝑄 ≠0 Mas se considerarmos agora o percurso C+ D 1 𝒞 2 𝛿𝑊−𝛿𝑄 + 2 𝒟 1 𝛿𝑊−𝛿𝑄 =0  C D  TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

5 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2
Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição 1ª Lei da Termodinâmica Processos não cíclicos Imaginemos um processo que leva do estado 1 ao estado 2 através do caminho C. Nesse caso 1 𝒞 2 𝛿𝑊−𝛿𝑄 ≠0 Mas se considerarmos agora o percurso C+ D 1 𝒞 2 𝛿𝑊−𝛿𝑄 + 2 𝒟 1 𝛿𝑊−𝛿𝑄 =0 Podemos alterar qualquer dos caminhos que o resultado continua o mesmo! C’  C D  TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

6 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2
Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição 1ª Lei da Termodinâmica Processos não cíclicos Dito de outra forma 1 𝒞 2 𝛿𝑊−𝛿𝑄 = 1 𝒟 2 𝛿𝑊−𝛿𝑄 =Δ𝐸 para quaisquer C e D. Ou seja, é independente do caminho e por isso 𝜟𝑬 é uma propriedade do sistema Esta propriedade designa-se por energia armazenada e é por definição uma diferencial exacta 𝒅𝑬=𝜹𝑸− 𝜹𝑾⇔ 𝚫𝑬=𝑸−𝑾 C’  C D  TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

7 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2
Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição 1ª Lei da Termodinâmica Processos não cíclicos Forma alternativa da 1ª Lei da Termodinâmica: consideram-se o calor e o trabalho como formas de energias em trânsito A variação de energia armazenada num sistema é igual à energia transferida para o sistema Num sistema isolado não há transferência nem de trabalho, nem de calor: 𝜟𝑬 𝒊𝒔𝒐𝒍𝒂𝒅𝒐 =𝟎 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

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Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição 1ª Lei da Termodinâmica Energia interna Já encontrámos outras formas de energia: 𝑉=𝑚𝑔ℎ (gravítica) 𝐾= 𝑚 𝑣 (cinética) para além da energia eléctrica EE, magnética EM e de superfície Eσ A energia 𝑈=𝐸−𝐾−𝑉− 𝐸 𝐸 − 𝐸 𝑀 − 𝐸 𝜎 designa-se por energia interna do sistema TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

9 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2
Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição 1ª Lei da Termodinâmica Exemplos Num pistão com um êmbolo está uma massa m de um gás inicialmente a uma pressão P1 e ocupando um volume específico v1. O gás é então comprimido (sem atrito) até uma pressão P2 de tal modo que Pvγ=const . A energia interna (por unidade de volume) do gás é dada por u=𝛼 Pv. Determine a transferência de calor no processo de compressão. Solução: Análise do problema: o calor Q pode ser obtido a partir da 1ª Lei 𝑄= 𝑈 2 − 𝑈 1 − 𝑊 𝑖𝑛 e neste processo sem atrito 𝑊 𝑖𝑛 =− 𝑃𝑑𝑉 . Determinar v2 final: 𝑃 1 𝑣 1 𝛾 = 𝑃 2 𝑣 2 𝛾 ⇒ 𝑣 2 = 𝑃 1 𝑃 𝛾 𝑣 1 Variação de energia interna por unidade de massa: 𝑢 2 − 𝑢 1 =𝛼 𝑃 2 𝑣 2 − 𝑃 1 𝑣 1 Trabalho fornecido ao sistema fechado 𝑊 𝑖𝑛 =− 1 2 𝑃𝑑𝑉= −𝑚 1 2 𝑃𝑑𝑣=−𝑚 𝑃 1 𝑣 1 𝛾 𝑣 𝛾 𝑑𝑣= 𝑚𝑃 1 𝑣 1 𝛾 𝛾−1 𝑣 2 1−𝛾 − 𝑣 1 1−𝛾 Calor: 𝑄=𝑚 𝑢 2 − 𝑢 1 − 𝑊 𝑖𝑛 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

10 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2
Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição 1ª Lei da Termodinâmica Entalpia Na ausência de electricidade, magnetismo e tensão superficial 𝐸=𝑈+ 𝑚 𝑣 𝑚𝑔𝑧 ou, por unidade de massa, 𝑒=𝑢+ 𝑣 𝑔𝑧 Em muitas aplicações em Física, Química e Engenharia energia aparece muitas vezes outra combinação com dimensão de energia 𝐻=𝑈+𝑃𝑉 ℎ=𝑢+𝑃𝑣 que se designa por entalpia. TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

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Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição 1ª Lei da Termodinâmica Exemplos Uma mistura de amónia líquida e vapor é aquecida lentamente a pressão constante até todo o líquido ter evaporado. As propriedades da amónia nos estados inicial e final são as seguintes: Determine a quantidade de calor adicionado por libra de amónia assumindo que não há efeitos de atrito no sistema fechado Propriedade Estado inicial Estado final Pressão (psia) 50 Temperatura (ºF) 21.67 Volume específico (cu ft/lbm) 2.86 5.71 Entalpia (B/libm) 342.4 618.2 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

12 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2
Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição 1ª Lei da Termodinâmica Exemplos Solução: Análise do problema: A quantidade de calor pode mais uma vez obtida da 1ª Lei. Como temos a entalpia a energia interna pode ser obtida através de 𝑢=ℎ−𝑃𝑣. Como a pressão é constante 𝑊=𝑃( 𝑣 2 − 𝑣 1 ). Logo 𝑞= 𝑢 2 − 𝑢 1 +𝑃 𝑣 2 − 𝑣 1 = ℎ 2 − ℎ 1 Portanto 𝑞= ℎ 2 − ℎ 1 =618.2−342.4=275.8 𝐵/𝑙𝑖𝑏𝑚 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

13 Formas de transmissão de calor
1ª Lei da Termodinâmica Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Índice da lição Formas de transmissão de calor Processos básicos Existem 2 formas básicas de transmissão de calor: condução e radiação térmica. Existem no entanto combinações destes mecanismos que são importantes na prática: Condução Radiação Convecção TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

14 Formas de transmissão de calor
1ª Lei da Termodinâmica Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição Formas de transmissão de calor Condução A condução corresponde à transmissão de energia das partículas mais energéticas para as partículas menos energéticas devido à interacção entre partículas. A condução é regida pela Lei de Fourier: a taxa de transmissão através da superfície de área A é dada por 𝑄 𝑥 =−𝓀𝐴 𝑑𝑇 𝑑𝑥 Transferência de energia é feita na direcção em que a temperatura decresce Condutividade térmica TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

15 Formas de transmissão de calor
1ª Lei da Termodinâmica Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição Formas de transmissão de calor Condução Se a taxa de variação da temperatura for constante 𝑄 𝑥 =−𝓀𝐴 𝑇 2 − 𝑇 1 𝐿 Cobre: 232 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

16 Formas de transmissão de calor
1ª Lei da Termodinâmica Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Índice da lição Formas de transmissão de calor Radiação A transmissão de calor por radiação resulta da alteração da configuração electrónica dos átomos ou moléculas de uma substância e é transmitida por fotões Não necessita de matéria para a transmissão (energia do Sol, por exemplo) e todas as substâncias emitem ou absorvem radiação deste modo É regida pela Lei de Stefan-Boltzmann 𝑄 =𝜀𝜎𝐴 𝑇 4 Constante de Stefan-Boltzmann σ =  (13)×10−8 W m−2 K−4 Emissividade (0≤𝜀≤1) TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

17 Formas de transmissão de calor
1ª Lei da Termodinâmica Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Índice da lição Formas de transmissão de calor Convecção A convecção resulta da mudança de densidade por mudança de temperatura e é muito importante para o funcionamento de muitos equipamentos e para o aquecimento de casas. É regida pela (empírica) Lei de Newton 𝑄 =ℎ𝐴 𝑇 𝑒 − 𝑇 𝑓 Atenção: o coeficiente de transmissão de calor h não é uma propriedade do sistema. É uma grandeza empírica que incorpora o padrão de fluxo junto da superfície, as propriedades do fluido e a geometria. Temperatura do fluido Temperatura do emissor TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

18 Energia movimentada no sistema Variação da energia armazenada
1ª Lei da Termodinâmica Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição Sistemas abertos Descrição do problema A 1ª Lei da Termodinâmica diz-nos que Energia movimentada no sistema = Variação da energia armazenada Num sistema fechado isto só implica calor e trabalho. Num sistema aberto a massa que entra ou sai do sistema tem energia armazenada e faz variar a energia armazenada do sistema TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

19 Sistemas abertos Índice da lição Descrição do problema
1ª Lei da Termodinâmica Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Índice da lição Sistemas abertos Descrição do problema Nesse caso a 1ª Lei da Termodinâmica diz-nos que Variação da energia armazenada = Energia fornecida ao sistema sob a forma de calor ou trabalho + Energia armazenada na matéria entrando no sistema – saindo do sistema TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

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Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Índice da lição Sistemas abertos Descrição do problema Sistema tipo: F1 A1 F2 A2 L1 L2 𝑊 1 = 𝐹 1 𝐿 1 = 𝑃 1 𝐴 1 𝐿 1 = 𝑃 1 𝑉 1 𝑊 2 = 𝐹 2 𝐿 2 = 𝑃 2 𝐴 2 𝐿 2 = 𝑃 2 𝑉 2 Trabalho no fluxo 𝜹𝑾 𝜹𝑸−𝜹𝑾+ 𝒆+𝑷𝒗 𝜹𝒎 𝒊𝒏 − 𝒆+𝑷𝒗 𝜹𝒎 𝒐𝒖𝒕 =𝒅𝑬 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

21 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2
Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição Sistemas abertos Fluxo constante Um processo num sistema aberto diz-se de fluxo constante se As propriedades dos fluidos atravessando a fronteira permanecem constantes em cada ponto da fronteira A taxa de fluxo em cada secção em que a massa atravessa a fronteira é constante A taxa de massa que entra no sistema é igual à taxa de massa que sai Todas as interacções com a vizinhança ocorrem a taxa estacionária TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

22 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2
Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição Sistemas abertos Fluxo constante Equação de continuidade 𝛿𝑚=𝜌𝑑𝑉=𝜌 𝐴 𝑣 𝑓 𝑑𝑡 = 𝐴 𝑣 𝑓 𝑣 𝑑𝑡 Portanto 𝑚 = 𝐴 𝑣 𝑓 𝑣 ⇒𝐴 𝑣 𝑓 = 𝑚 𝑣 ou seja, 𝑚 1 = 𝑚 2 = 𝐴 1 𝑣 𝑓1 𝑣 = 𝐴 2 𝑣 𝑓2 𝑣 Esta é a equação da continuidade. 𝑣 𝑓 .𝑑𝑡 𝑣 𝑓 𝛿𝑚 Volume específico 𝐴 𝑑𝑉=𝐴 𝑣 𝑓 .𝑑𝑡 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

23 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2
Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição Sistemas abertos Fluxo constante Num processo com fluxo constante a energia armazenada no sistema tem de ser constante e portanto 𝑸−𝑾+𝒎 𝑷 𝟏 𝒗 𝟏 −𝒎 𝑷 𝟐 𝒗 𝟐 + 𝑬 𝟏 − 𝑬 𝟐 =𝟎 𝑄: quantidade de calor total adicionado ao sistema enquanto uma quantidade de massa m atravessa o sistema 𝑊: trabalho total, excluindo trabalho no fluxo, durante o mesmo tempo 𝑚 𝑃 1 𝑣 1 : quantidade de trabalho feito sobre o sistema quando o fluido entra 𝑚 𝑃 2 𝑣 2 : quantidade de trabalho feito sobre o sistema quando o fluido sai 𝐸 1 : energia armazenada do fluido que entra 𝐸 2 : energia armazenada do fluido que sai TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

24 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2
Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição Sistemas abertos Fluxo constante Fluido que entra com velocidade constante e z a altura relativamente à referência 𝐸=𝑚𝑒=𝑚 𝑢+ 𝑣 𝑓 𝑔𝑧 e 𝑄−𝑊+𝑚 𝑃 1 𝑣 1 −𝑚 𝑃 2 𝑣 2 + 𝑚 1 𝑢 1 + 𝑣 𝑓 𝑔 𝑧 1 = 𝑚 2 𝑢 2 + 𝑣 𝑓 𝑔 𝑧 2 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

25 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2
Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição Sistemas abertos Fluxo constante Fluido que entra com velocidade constante e z a altura relativamente à referência 𝑞−𝑤+ 𝑃 1 𝑣 1 − 𝑃 2 𝑣 2 + 𝑢 1 + 𝑣 𝑓 𝑔 𝑧 1 = 𝑢 2 + 𝑣 𝑓 𝑔 𝑧 2 Usando a definição de entalpia, 𝑞−𝑤= ℎ 2 − ℎ 𝑣 𝑓2 2 −𝑣 𝑓 𝑔 (𝑧 2 −𝑧 1 ) Ou seja, 𝒒−𝒘=∆𝒉+∆ 𝒆 𝒄 +∆ 𝒆 𝒑𝒈 ⇒ 𝒒+ 𝒉 𝟏 + 𝒆 𝒄𝟏 + 𝒆 𝒑𝒈𝟏 = 𝒘+ 𝒉 𝟐 + 𝒆 𝒄𝟐 + 𝒆 𝒑𝒈𝟐 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

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Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição Sistemas abertos Fluxo constante Um chip de silício de dimensões conhecidas tem a sua superfície superior exposta a um fluido refrigerante. Não há troca de calor entre o chip e o substrato cerâmico. Determine a temperatura da superfície do chip na situação de fluxo constante Solução: Neste caso não existe massa que entra e sai do sistema. Logo 𝑑𝐸 𝑑𝑡 =0= 𝑄 − 𝑊 Como só há transferência de calor com o refrigerante a única forma de transmissão de calor é por convexão. Logo 𝑄 =−ℎ𝐴 𝑇 𝑏 − 𝑇 𝑓 ⇒ 𝑊 =−ℎ𝐴 𝑇 𝑏 − 𝑇 𝑓 Refrigerante Substrato cerâmico 𝑇 𝑏 =− 𝑊 ℎ𝐴 + 𝑇 𝑓 =353𝐾=80º𝐶 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

27 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2
Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição Análise de ciclos Posição do problema A 1ª Lei da Termodinâmica diz-nos que ∆𝐸 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 = 𝑊 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 − 𝑄 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 Como o sistema retorna ao estado inicial não há variação de energia armazenada no sistema (1º enunciado da 1ª Lei) e logo 𝑾 𝒄𝒊𝒄𝒍𝒐 = 𝑸 𝒄𝒊𝒄𝒍𝒐 Isto é verdade para todos os ciclos termodinâmicos! Fonte quente 𝑸 𝒊𝒏 𝑾 𝑸 𝒐𝒖𝒕 Fonte fria TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

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Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição Análise de ciclos Posição do problema Repare-se que então 𝑊 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 = 𝑄 𝑖𝑛 − 𝑄 𝑜𝑢𝑡 e portanto só há trabalho fornecido pelo sistema (𝑊>0) se 𝑄 𝑖𝑛 > 𝑄 𝑜𝑢𝑡 No caso de ciclos deste tipo define-se eficiência térmica ou rendimento 𝜂= 𝑊 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 𝑄 𝑖𝑛 =1− 𝑄 𝑜𝑢𝑡 𝑄 𝑖𝑛 Fonte quente 𝑸 𝒊𝒏 𝑾 𝑸 𝒐𝒖𝒕 Fonte fria TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

29 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2
Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição Análise de ciclos Frigorífico O ciclo de refrigeração ou de bomba de calor ocorre quando se retira calor de uma fonte fria para o fornecer a uma fonte quente. Se o objectivo é retirar calor de uma parte de um equipamento enviando-o para uma parte mais quente de forma a manter fria a parte a temperatura mais baixa temos frigorífico. Se o objectivo é retirar calor, por exemplo, do exterior de uma casa para manter quente o seu interior temos uma bomba de calor. Fonte quente 𝑸 𝒒 𝑾 𝑸 𝒇 Fonte fria TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2

30 TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2
Processos não cíclicos Energia interna Entalpia Formas de transmissão de calor Condução Radiação Convecção Sistemas abertos Fluxo constante Análise de ciclos Frigorífico Bomba de calor Índice da lição Análise de ciclos Bomba de calor Para o frigorífico define-se o coeficiente de performance 𝛽= 𝑄 𝑖𝑛 𝑊 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 = 𝑄 𝑖𝑛 𝑄 𝑜𝑢𝑡 −𝑄 𝑖𝑛 Para a bomba de calor o coeficiente de performance define-se como 𝛾= 𝑄 𝑜𝑢𝑡 𝑊 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 = 𝑄 𝑜𝑢𝑡 𝑄 𝑜𝑢𝑡 −𝑄 𝑖𝑛 Fonte quente 𝑸 𝒐𝒖𝒕 𝑾 𝑸 𝒊𝒏 Fonte fria TEM Lição 4: 1ª Lei da Termodinâmica Parte 2