TERMODINÂMICATERMODINÂMICAFundamentos da Fundamentos da

Termodinâmica ClássicaTermodinâmica Clássica

ANÁLISE ENERGÉTICAANÁLISE ENERGÉTICA

TermodinâmicaTermodinâmica

Adaptado do trabalho do Dr. H.C. Chen

Departamento de Engenharia CivilUniversidade do Texas – A&M

ANÁLISE ENERGÉTICAANÁLISE ENERGÉTICA

TERMODINÂMICATERMODINÂMICA

Tópicos selecionados de

Fundamentals of Engineering Thermodynamics

Michael J. Moran e Howard N. Shapiro1992

ANÁLISE ENERGÉTICAANÁLISE ENERGÉTICALIVRO TEXTOLIVRO TEXTO

Termodinâmica e EnergiaTermodinâmica e Energia

Termodinâmica – a ciência da energiaEnergia – a capacidade de provocar mudanças

Termodinâmica Clássica (macroscópica)

Termodinâmica Estatística

(microscópica)

Mecânica dos Fluidos

Transferência de Calor

TermodinâmicaTermodinâmica

Lei Zero da Termodinâmica -- temperaturaPrimeira Lei da Termodinâmica -- energia

* Conservação da energiaSegunda Lei da Termodinâmica -- entropia

* Energia possui qualidade e quantidadeTerceira Lei da Termodinâmica – entropia absolutaPostulado do Estado – relações entre várias

propriedades termodinâmicas

Transferência de CalorTransferência de Calor

Transferência de energia de um meio quente para um meio frio Sempre da temperatura mais alta para a

mais baixa (Segunda Lei da Termodinâmica)

A transferência de energia termina quando os dois meios atingem a mesma temperatura

Transferência de CalorTransferência de Calor

Calor é a forma de energia que pode ser transferida de um corpo para outro unicamente como resultado da diferença de temperatura

Taxa de transferência de energia (Energia/Tempo)

Transferência de CalorTransferência de CalorTermodinâmica - equilíbrioTransferência de calor – não equilibrio A Termodinâmica trabalha com os estados de equilíbrio e com as

mudanças de um estado de equilíbrio para outro estado de equilíbrio.

A taxa de transferência de calor NÃO PODE ser determinada utilizando somente a análise termodinâmica

Transferência de CalorTransferência de Calor

A diferênça de temperatura é requisito indispensável para que ocorra a transferência de calor

A taxa de transferência de calor depende do gradiente de temperatura

Segunda Lei:A transferência de calor ocorre na direção da diminuição da temperatura

TermodinâmicaTermodinâmica

Termodinâmica – Ciência do Calor do trabalho e das propriedades das substâncias que estão relacionadas com calor e trabalho

TermodinâmicaTermodinâmica

A Termodinâmica é básica em para muitas das disciplinas das engenharias

Elétrica, Mecânica, Civil, Química, Metalúrgica, Agrícola, Oceânica, Hidráulica, Ambiental, Aeroespacial, Petroleo, Nuclear, etc.

Ciências térmicas e de FluidosCiências térmicas e de FluidosTermodinâmica, Transf de Calor e Termodinâmica, Transf de Calor e

TermodinâmicaTermodinâmica

Ciências térmicas e de FluidosCiências térmicas e de FluidosTermodinâmica, Transf de Calor e Termodinâmica, Transf de Calor e

TermodinâmicaTermodinâmica

Aquecedores de água, Chuveiro elétrico ou a gás, aquecimento e ar condicionado, refrigeração, TV, Vídeo,Humidificadores, Sistemas de proteção contra incêndio, etc.

Primeira Lei da Primeira Lei da TermodinâmicaTermodinâmica

A Primeira Lei da Termodinâmica é simplesmente o princípio da conservação da energia.

Esse princípio assegura que a energia é uma propriedade termodinâmica.

Segunda Lei da TermondinâmicaSegunda Lei da Termondinâmica

A Segunda Lei da Termodinâmica assegura que a energia possui qualidade bem como quantidade, e que os processos reais ocorrem na direção da diminuição da qualidade da energia.

SISTEMAS TERMODINÂMICOSSISTEMAS TERMODINÂMICOS

Um sistema é uma região do espaço ou uma quantidade de matéria que queremos estudar.

Sistemas TermodinâmicosSistemas Termodinâmicos

Existem três tipos de Sistemas

1.Fechado

2.Aberto

3.Isolado

Pistão

Peso

Gas

Sistema FechadoSistema Fechado

Fronteira do Sistema

Sistema Sistema fechadofechado

• Sistema (sistema fechado) – MASSA não cruza a fronteira do sistema indicada pela linha tracejada.

• A MASSA está indicada pela área cinza

• A fronteira pode se mover (o pistão pode ir para frente e para traz)

Cruzando a fronteira de um Sistema Cruzando a fronteira de um Sistema FechadoFechadoCruzando a fronteira de um Sistema Cruzando a fronteira de um Sistema FechadoFechadoA ENERGIA pode cruzar a fronteira de um sistema fechado, mas não a MASSA.

Sistema fechado com fronteira móvelSistema fechado com fronteira móvelSistema fechado com fronteira móvelSistema fechado com fronteira móvel

Sistema Aberto – A fronteira geralmente não se move.(pode mover-se).

Massa e energia cruzam a fronteira.

A área de interesse é apenas a região dentro da fronteira (linha tracejada).

Sistema Aberto Sistema Aberto (Volume de controle)(Volume de controle)

Sistema Aberto Sistema Aberto (Volume de controle)(Volume de controle)

Tubo

Superfície de controle

Exemplo de sistema aberto (Volume de Controle).

Trata-se de uma determinada região do espaço que desejamos estudar.

Vo

Sistema IsoladoSistema Isolado

Isolated System Boundary

Mass

System

Surr 2

Surr 3

Surr 4

Mass

Heat

Work

Surr 1

Heat = 0 Work = 0 Mass = 0 Across Isolated Boundary

É um sistema fechado onde nem energia nem massa cruzam a fronteira.