4 - Termodinâmica - Física II

7/24/2019 4 - Termodinmica - Fsica II

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4TermodinmicaFsica II

Prof. Roberto Claudino Ferreira

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Universidade Estadual do

Sudoeste da Bahia

Departamento de Estudos Bsicos e

Instrumentais

Prof. Roberto Claudino


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NDICE

1. Conceitos Fundamentais;

2. Sistemas Termodinmicos;3. Leis da Termodinmica;4. Gs Real e Gs Ideal;

5. Processos Termodinmicos;6. Entropia;7. Princpio Fundamental da Termodinmica;

8. A mquina de Carnot.



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OBJETIVO GERAL

Alcanar um entendimento das leis,princpios, grandezas e unidades demedidas que envolvem o estudo datermodinmica, assim como suas

aplicaes prticas, atravs de abordagensconceituais, histricas e demonstraesmatemticas.



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Aplicao da Termodinmica


Carros

Motores

CorpoHumano

Avies

Refrigeradores

Termoeltricas
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Conceitos Fundamentais

1. Sistema Termodinmico;

2. Fronteira;3. Vizinhana;4. Equilbrio de um STD;5. Quase - estaticidade;6. Tempo de relaxao;7. Estado de uma substncia;8. Mudana de estado;

9. Processos;10. Processo reversvel e irreversvel.


Sistema

Vizinhana

Contornoou fronteira


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Propriedade dos STD

Qualquer caracterstica de um sistema que

pode ser determinada diretamente ouindiretamente por: P, V, T e m. Exemplos:Energia Interna (U) e a Entropia (S).

1. Intensiva: No depende do tamanho do STD.2. Extensiva (ou aditiva): Depende do tamanho

do STD.


Tipos de Propriedades


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Propriedade dos STD

Dividindo o STD em duas partes iguais.Propriedades Intensivas continuaro com

seus valores iniciais.Propriedades Extensivas tero seusvalores divididos em dois.


ExtensivasmVPT

STD

1/2m1/2VPT

STD1 STD2

1/2m1/2VPT

Intensivas


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Leis da TermodinmicaSo quatro os princpios, postulados ou

Leis da Termodinmica.

Se dois corpos A e B esto separadamente

em equilbrio trmico com um terceiro corpo C,A, B e C esto em equilbrio entre si.


Lei Zero da Termodinmica:

A BC

A BC

A BC


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Fundamentado no princpio da

conservao da energia.A variao da energia interna (U) de um

sistema dada pela diferena entre o calor

trocado com o ambiente (Q) e o trabalhorealizado no processo termodinmico (W).


1 - Lei da Termodinmica:

WQU

WQdU
http://www.fisicareal.com/A%201%C2%AA%20Lei%20da%20Termodin%C3%A2mica.pps


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Gs Real e Gs Ideal

Trs grandezas: Presso, Temperatura e

Volume que determinam o estado de umgs.

Na verdade no existe gs ideal.

Os gases reais ( ) sobpequenas presses e altas temperaturasapresentam comportamento de gs ideal,

que so aqueles que obedecem as leis dastransformaes gasosas.

etcarHO ,,, 22

15Prof. Roberto Claudino


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Lei dos Gases IdeaisP = Presso;

V = volume;n = n de mols;

R = Constante para os gases ideais;

R = 8,31 J/mol.K;T = Temperatura;

N = n de molculas de uma amostra;

NA= n de Avogadro = 6.02 x 10 /mol;K = Constante de Boltzmann.

nRTPV


AN

N

n

AN

Rk


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P I b i


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Processo Isobrico

Mesma presso ( presso constante).

Pela equao geral dos gases ideais.


teconsT

VP

T

VP

tan2

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1

11

2

2

1

1

T

V

T

V

tmcQ p

A quantidade de calortrocada entre o meio

ambiente e o gs pode sercalculada com:

Cp = calor especfico do gs.


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2 P bl S b d i i t d


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constante VP

2 Problema: Sabendo que a energia interna deum gs depende s da temperatura, temos que:

Considerando um processo onde a presso constante. Prove que:

dTncdUv


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P C li


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Processo CclicoQuando o sistema retorna ao seuestado inicial, aps realizar umasrie de transformaesintermedirias.


WQdU 0

W>0, o calor que o sistema recebe do ambiente totalmente transformado em trabalho. Asmquinas trmicas um exemplo.

W


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4 Problema: Suponha que 1 80 mol de gs ideal


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4 Problema: Suponha que 1,80 mol de gs ideal levado de um volume de 3,0 m para umvolume de 1,5 m atravs de uma compresso

isotrmica a 30 C (a) Qual o calor transferidodurante a compresso e (b) o calor absorvidoou cedido pelo gs?



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Enunciado de Kelvin Planck


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Enunciado de Kelvin Planck

impossvel construir uma mquina trmica,que em ciclos, produza trabalho pela troca decalor com uma nica fonte trmica ou que

converta totalmente calor em trabalho.

Kelvin Plank
http://www.google.com.br/imgres?imgurl=http://lettres-histoire.ac-rouen.fr/histgeo/img_revo_indus/lord_kelvin.jpg&imgrefurl=http://lettres-histoire.ac-rouen.fr/histgeo/imperialisme_europeen.htm&h=424&w=350&sz=76&tbnid=8GeHUprAwpwuaM::&tbnh=126&tbnw=104&prev=/images?q=Fotos+de+Lord+Kelvin&hl=pt-BR&usg=__9nHrE_pKhnm5kozVNms9PP2GC-o=&ei=ACQKSor1JqKdlQeG_fnsCw&sa=X&oi=image_result&resnum=4&ct=image


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8 Problema: Uma mquina de Carnot opera


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8 Problema: Uma mquina de Carnot operaentre as temperaturas TQ=850K e TF= 300K

A mquina realiza 1200J de trabalho emcada ciclo, que leva a 0,25s. (a) Qual aeficincia da mquina? (b) Qual a potencia

mdia da mquina? (c) Qual a energia |Qq|extrada em forma de calor da fonte quente acada ciclo? (d) Qual a energia |Qf| liberada

em forma de calor para a fonte fria a cadaciclo?

3 Lei da Termodinmica:


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Teorema de Nerst: Para todas assubstncias a zero grau absoluto (T = 0 K

ou -273C) a entropia zero (S=0).

Deste teorema se deduz a 3 Lei.

Ozero absoluto impossvel de ser alcanadoem um processo finito, e s possvel

aproximar assintoticamente.


3 - Lei da Termodinmica:


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