Aula _Termodinâmica

Prévia do material em texto

<p>Termodinâmica</p><p>Termodinâmica</p><p>• Sistemas termodinâmicos</p><p>• Temperatura</p><p>• Lei zero da termodinâmica</p><p>• Calor e trabalho</p><p>• Primeira lei da termodinâmica</p><p>• Processos termodinâmicos</p><p>• Energia interna</p><p>• Processos adiabáticos</p><p>Sistemas termodinâmicos</p><p>Sistema</p><p>Vizinhança</p><p>Fronteira</p><p>Grandezas que representam o sistema: Macroscópicas ou Microscópicas</p><p>Grandezas Macroscópicas</p><p>Grandezas Microscópicas</p><p>Pressão</p><p>Volume</p><p>Temperatura</p><p>Energia Interna</p><p>Entropia</p><p>Grandezas que descrevem os átomos e moléculas do sistema</p><p>Velocidades</p><p>Energias</p><p>Massas</p><p>Momentos angulares</p><p>Comportamento durante colisões, etc.</p><p>Temperatura</p><p>Equilíbrio Térmico!</p><p>Lei Zero da Termodinâmica</p><p>A temperatura de um sistema é uma</p><p>propriedade que eventualmente,</p><p>at inge o mesmo valor que o de</p><p>outros sistemas (equilíbrio térmico),</p><p>quando todos são colocados em</p><p>contato.</p><p>A temperatura é essência da lei zero</p><p>da termodinâmica!!!</p><p>•Sécu lo  XIX ,  esse   fenômeno e ra  exp l i cado  a f i rmando que</p><p>todos os corpos possuíam uma substância material chamada calórico.</p><p>(Um corpo com temperatura maior possuía mais calórico);</p><p>•Benjamin Thompson e Joule estabeleceram a  idéia de que</p><p>o calor é uma  forma de energia ao invés de uma substância;</p><p>•Helmholtz foi o primeiro que tornou clara a idéia de que não</p><p>só o calor e a energia mecânica são equivalentes,mas todas as formas</p><p>d e   e n e r g i a   s ã o   e q u i v a l e n t e s ,   e   q u e   u m a   d e l a s   n ã o</p><p>pode desaparecer sem que a mesma quantidade apareça sob</p><p>alguma outra forma;</p><p>Calor</p><p>Calor é uma forma de energia e não uma substância!!!</p><p>Calor</p><p>Calor: Energia em trânsito de um corpo a outro, devido a diferença de</p><p>temperatura entre eles.</p><p>Energia Térmica!!!</p><p>Capacidade Térmica C</p><p>Calor Sensível</p><p>"Calor latenteDiferentemente do calor sensível, quando fornecemos energia</p><p>térmica a uma substância, a sua temperatura não varia, mas seu estado de</p><p>agregação modifica-se, esse é o chamado calor latente."Veja mais sobre</p><p>"Calor sensível e calor latente"</p><p>Calor Latente</p><p>"Também chamado de calor específico, o calor sensível, determinado pela</p><p>letra c (minúscula), é avaliado da seguinte forma:cal/g. °C."Veja mais sobre</p><p>"Calor sensível e calor latente"</p><p>Calor e Trabalho</p><p>Calor: Energia em trânsito de um corpo a outro, devido a diferença de</p><p>temperatura entre eles.</p><p>Trabalho: Transferência de energia de um sistema pra outro de modo que</p><p>a diferença de temperatura não esteja diretamente envolvida.</p><p>Um sistema termodinâmico pode trocar energia sobre forma de calor</p><p>e trabalho com sua vizinhança (ambiente).</p><p>Pode também ocorrer uma troca simultânea de energia sobre forma</p><p>de calor e trabalho.</p><p>• Haverá troca de calor entre um sistema e sua vizinhança apenas</p><p>quando existir diferença de temperatura através da superfície que define</p><p>o sistema; caso contrário, a energia trocada implicará na realização de</p><p>trabalho.</p><p>Vamos agora calcular Q e W para um processo termodinâmico específico:</p><p>Gás em expansão</p><p>ds</p><p>Diagrama p-V</p><p>Trabalho - W</p><p>Calor - Q</p><p>Calor e Trabalho</p><p>Calor e trabalho dependem do caminho seguido pelo sistema e nenhum</p><p>deles pode ser conservado separadamente, ou seja, depende não</p><p>apenas dos estados  inic ial  e  f inal ,  mas também dos estados</p><p>intermediários, durante os processos ocorridos.</p><p>Primeira Lei da Lermodinâmica</p><p>Mesmo Q e W sendo dependentes do caminho, a diferença Q-W depende</p><p>apenas dos estados inicial e final do sistema.</p><p>Fazendo uma analogia com a energia potencial da mecânica, define-se</p><p>uma outra função das coordenadas termodinâmicas cujo seu valor final</p><p>menos o valor inicial é igual a Q-W, que denominamos de energia interna.</p><p>1ª Lei da Termodinâmica</p><p>1ª Lei da Termodinâmica</p><p>Se o sistema sofre uma variação infinitesimal de estado:</p><p>(a) (b)</p><p>(c)</p><p>Energia Interna</p><p>Processos Adiabáticos: São processos que ocorrem tão</p><p>rapidamente ou ocorrem em um sistema tão isolado que não há</p><p>transferência de calor.</p><p>Q=W+U</p><p>Q=0</p><p>U= -W</p><p>Quando um gás passa por uma expansão adiabática sua temperatura</p><p>diminui.</p><p>Quando um gás passa por uma compressão adiabática sua temperatura</p><p>aumenta.</p><p>1ª Lei da</p><p>termodinâmica</p><p>Conservação</p><p>da energia</p><p>Calor Trabalho</p><p>• Observamos a equivalência entre calor e trabalho</p><p>• Este princípio pode ser enunciado a partir do conceito de energia</p><p>interna.</p><p>• A energia interna pode ser associada a energia dos átomos e</p><p>moléculas em seus movimentos e interações internas ao sistema.</p><p>Portanto não envolve outras energias potenciais e cinéticas, que o</p><p>sistema como um todo apresenta em suas relações com o exterior.</p>