Termo - Aula 1 - [Modo de Compatibilidade]

8/17/2019 Termo - Aula 1 - [Modo de Compatibilidade]

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TERMODINÂMICA I

ENG 323

CP1, pg.1

– ESCOLA POLITÉCNICAUFBA

Prof a. Rosana Fialho


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CONTEÚDO PROGRAMÁTICO• 1 – Introdução. Conceitos. Preliminares

• 2 – Conceitos e definições• 2.1 - Sistemas termodinâmicos

CP1, pg.2

• 2.2 - Estado e propriedade de umasubstancia

• 2.3 - Processos e ciclos• 2.4 - Lei zero da termodinâmica


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• 3 – Propriedade das substancias puras• 3.1 - Definição• 3.2 - Equilíbrio de fase de uma substancia pura

• 3.3 - Propriedades Independentes• 3.4 - Equações de estado

CONTE DO PROGRAM TICO

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.• 3.6 - Superfícies Termodinâmicas

• 4 – Trabalho e Calor• 4.1 - Definição• 4.2 - Unidades


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• 4.3 - Trabalho realizado devido ao movimento defronteira de um sistema compressível

• simples• 4.4 - Calor• 4.5 - Comparação entre Trabalho e Calor

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

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• 5 – Primeira Lei da Termodinâmica• 5.1 - 1ª Lei para o sistema

• 5.2 - Energia Interna• 5.3 - Entalpia

• 5.4 - Calores Específicos• 5.5 - Conservação da massa


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• 5.6 - 1ª Lei aplicada a volume ao volume de controle• 5.7 - Processos em regime uniforme e permanente

• 6 – Segunda Lei da Termodinâmica• 6.1 - Motores térmicos e refrigeradores• 6.2 - 2ª Lei da Termodinâmica


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• 6.3 - Processos Reversíveis• 6.4 - Irreversibilidade• 7 – Entropia• 7.1 - Desigualdade de Clausius• 7.2 - Entropia para a substancia pura

• 7.3 - Variação de entropia em processos reversíveis


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• 7.4 - Principio do aumento da entropia• 7.5 - Variação da entropia no gás, liquido e sólido

• 7.6 - 2ª Lei aplicada a volume de controle• 7.7 - Processos em regime uniforme e permanente


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. -• 7.9 - Comentários finais• 8 –Irreversibilidade e disponibilidade

• 8.1 - Trabalho reversível• 8.2 - Irreversibilidade• 8.3 - Disponibilidade


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REFERÊNCIASBIBLIOGRÁFICAS

The Properties of Gases and Liquids- 4a edition-Reid,Prausnitz e Poling;

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Fundamental of Classical Thermodynamics-Van Wylen eSontag-6a edition;

Van Ness, H.C e Smith, J.M , Introdução a Termodinâmicada engenharia química, 7ª Ed., Guanabara dois, 2007.

Zemansk. , M.W, “Calor e Termodinâmica”, 5ª Ed. , RJ,

Guanabara dois.


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a) Massa Específica (ρ ) [kg/m3

]É a quantidade de massa de fluido por unidade de volume.

b) Volume Específico (v) [m3 /kg]É o volume ocupado por unidade de massa. É igual ao inverso da massaespecífica

c) Peso Específico (γ = ρ.g ) [kgf/m3]" "

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força, por unidade de volume, exercida sobre uma massa específicasubmetida a uma aceleração gravitacional.

d) Densidade (d) [adimensional]

É a razão entre a massa específica de um fluido e a massa específica deum fluido de referência (água, no caso líquido ou ar, no caso de gás) emcondições padrão (pressão atmosférica ao nível do mar e temperatura deaproximadamente 20oC ).


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Fi A - Pressão estática: a for a d F sobre a Fig. B – Pressão dinâmica: a força d F sobre

Pressão

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superfície dS , é devida ao peso dacoluna líquida de altura h a superfície dS

é devida à velocidade damassa líquida.

Fig C - A pressão total é devida ao peso da coluna e à velocidade do líquido


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Para que ocorra o escoamento de um fluido de um ponto até o outroé necessário que haja uma diferença de pressão. Podem ser do tipo:

Pressão

• Pressão Absoluta (Pabs): medida com relação a pressão zeroabsoluto.

Pressão

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atmosférica local.• Pressão Atmosférica Padrão (Patm): é a pressão média ao nível do

mar.• Pressão Atmosférica Normal : é a pressão ao nível do mar e à

temperatura de 0oC e que equilibra uma coluna de mercúrio de760mm de altura.

Relação de Pressões: Pabs = Pman + Patm


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Pressão

Pabs = Prel + PoSe prel=0, então pabs = p0Se pabs = 0, então prel=-p0

Pabs = Pman + Patm

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Figura A – Relação entre as diversas designações de pressão


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Grandeza Extensiva N – Depende daquantidade de substância ou da massa dosistema.

Ex: massa e volume

Grandezas Extensiva e Intensiva

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Grandeza Intensiva η – Qualquer grandezaassociada a uma substância que seja

independente da sua massa.Ex: Temperatura, densidade e pressão

Eng 370- Fenômenos de Transporte


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SISTEMA

SISTEMA – Quantidade de massa FIXA eidentificável. Pode possuir fronteiras fixas ou

móveis, não havendo transferência de massaatravés das mesmas.

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-


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VOLUME DE CONTROLEEm processos com escoamento não é conveniente tratar

uma quantidade de massa fixa Volume de controle

Volume arbitrário através do qual o fluido escoa.A fronteira do volume de controle é a superfície de

controle, que pode ser real ou imaginária.

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VOLUME DE CONTROLE

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PROPRIEDADES

TERMODINÂMICAS

• São as características (grandezasfísico- uimicas ue servem ara

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descrever o sistema, como pressão,temperatura, volume, velocidade,posição.


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ESTADO TERMODINÂMICO DE

UM SISTEMA

• É a sua condição como descrita pelaatribuição de valores às suas

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instante.


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EQUILÍBRIO TERMODINÂMICO• Estado termodinâmico caracterizado por

um valor uniforme (o mesmo por todo osistema) e estacionário (não varia como tem o das variáveis termodinâmicas.

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• Um sistema está em equilíbrio

termodinâmico com seu meio (vizinhança),dentro das condições a que estásubmetido, se é incapaz de uma mudança

espontânea, enquanto não variarem essascondi ões.


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EQUILÍBRIO TERMODINÂMICO• Condições:

Equilíbrio Térmico (temperatura igual emtodo sistema

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Equilíbrio Mecânico (não há variação depressão)

Equilíbrio de Fase (massa constante decada fase)

Equilíbrio Químico (composição nãomuda com o tempo)


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PROCESSO TERMODINÂMICOSérie de estados através dos quais um sistema

passa, ao mudar de um estado de equilíbriopara outro.

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É o resultado de uma sucessão contínua deestados de equilíbrio de um sistema. Um

processo é iniciado num estado de equilíbrio etermina em outro.


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PROCESSO TERMODINÂMICO

Isotérmico: temperatura permanece constante.

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Isobárico: pressão permanece constante.

Isocórico: volume permanece constante.

Adiabático: não há troca de calor.

O processo isocórico também é conhecido como isométrico.


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Processo

• Se as propriedades descrevem o estadode um sistema apenas quando ele está

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,os estados de um sistema durante umprocesso?


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Processo de Quase-equilíbrio ou

quase-estáticos• Se na passagem de um estado para

outro o desvio de equilíbrio forinfinitesimal.

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Suposição: o sistema está em completoequilíbrio termodinâmico.

Processos que ocorrem relativamente lentos podem serconcebidos como quase-estáticos, e podem serrepresentados em qualquer diagrama formado porpropriedades termodinâmicas.


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CICLO TERMODINÂMICO

• Sistema parte de um dado estado inicial, percorrediferentes estados termodinâmicos, através dediferentes processos termodinâmicos, e retorna ao

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mesmo estado inicial.


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SUBSTÂNCIA PURA

Substância que possui uma composição químicafixa em toda sua extensão.

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Fase: Qualquer estado físico da matéria.


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SÓLIDO – LÍQUIDO E GÁS

O estado da matéria depende:

• Da distância média “d” entreas moléculas

• Do percurso médio livre ∆d

Atração

Repulsão

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0

8

0 10 d d cmd d ∆>>


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Temperatura

• É o nome dado a grandeza física que expressa amedida da agitação dos átomos ou moléculas de

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,

ocasionado por esta vibração.• É uma propriedade intensiva.


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Lei Zero da Termodinâmica

• “Quando dois corpos têm igualdade

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corpo, eles terão igualdade detemperatura entre si.”


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SUPERFÍCIE PVT• Cada estado de

equilíbrio érepresentado por um

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PvT e cada ponto nasuperfície representa

um estado de equilíbriopossível.


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MUDANÇA DE FASE – SUBST.

PURA

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Mudança da fase líquida para vapor de uma substância pura à pressãoconstante


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DIAGRAMA P-T e T-V

CP1, pg.31

Curva de pressão de vapor parauma substância pura

Diagrama T-volume para a águamostrando as fases líquida e vapor


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DIAGRAMA T-V

CP1, pg.32


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DIAGRAMA P-T

CP1, pg.33


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DIAGRAMA P-T para o CO2

CP1, pg.34


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DIAGRAMA P-T

CP1, pg.35Diagrama de fases da água


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DIAGRAMA P-T

CP1, pg.36


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DIAGRAMA T-V

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