5. Pressão
• Há dois tipos de escala para a pressão:
• Pressão absoluta e Pressão manométrica ou relativa.
• Pabs ou P é a pressão total exercida em uma dada
superfície (sistema).
• PM é a pressão manométrica
12. Repetindo o processo de aquecimento para diferentes
pressões do sistema...
Serão obtidos outros caminhos similares.
13.
14.
15. Região de saturação
• Quem define a fração mássica de vapor saturado em uma
mistura líquido-vapor é uma propriedade intensiva chamada
título (x), que é definido por:
• Quando o título for igual a 0: apenas líquido saturado está
presente;
• Quando o título for igual a 1: apenas vapor saturado está
presente.
19. Região de líquido sub-resfriado
• Corresponde à região em que a temperatura é menor que a
de saturação para a pressão em que se encontra o sistema.
Também é conhecida como região de líquido comprimido.
• Nem todas as substâncias têm tabelas para essa região:
– Nesses casos, deve-se usar os dados do líquido saturado à
mesma temperatura;
– Quando há tabelas para essa região, as propriedades são
tabeladas em função da temperatura e da pressão.
• Como nessa região toda substância se encontra na fase
líquida, não há sentido falar em título.
– As propriedades são obtidas diretamente na tabela.
20. Região de vapor superaquecido
• Corresponde à região na qual a temperatura do
sistema é maior que a temperatura de saturação na
pressão do sistema.
• Além disso, toda a massa do sistema se encontra na
forma de vapor.
• Por isto, não tem sentido se falar em título (assim
como na região de líquido sub-resfriado).
• As propriedades dessa região são tabeladas em
função da pressão e da temperatura.
• A temperatura tabelada começa na temperatura de
saturação.
21.
22.
23. Gás ideal
A equação de estado do gás ideal pode aparecer de diversas
formas:
25. Resumo de processos politrópicos
PVn = Constante
n-1
n
T2 P2
T1 P1
PVx
n-1
T2 V1 Para n=0 ; W = P (V2 –V1)
T1 V2 Já que P1 = P2 ; Processo isobárico
PS: Essas relações valem também para n =
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35. Ciclo de Carnot
1 n=1 3 P
1 2 4 3
QH QL
TH TL
Processo 1-2 Processo 3-4
2 2 3 4 1 4
Isolado
Isolado
Processo 2-3 Processo 4-1
n =
36. Ciclo de Carnot
• Independentemente da substância de
trabalho, a máquina térmica que opera
num Ciclo de Carnot consiste em 4 4 1
processos externamente reversíveis:
(Caldeira)
– Processo isotérmico reversível de
1 transferência de calor, QH, do
reservatório TH para o sistema;
– Processo adiabático reversível de
2
abaixamento de temperatura (TH→TL);
– Processo isotérmico reversível de 2
3 transferência de calor, QL, do sistema 3
ao reservatório TL;
– Processo adiabático reversível de
4 aumento de temperatura (TL→TH).
37. Ciclo de Carnot
para vapor
• Neste caso o ciclo de Carnot
continua composto de 2
processos adiabáticos e 2
processos isotérmicos, porém
envolve duas fases.
• Por isto, nos processos 2-3 e
4-1 (isotérmicos) eles ocorrem
dentro da região de saturação
(mudança de fase), ou seja, se
constituem em uma mistura
líquida-gasosa.
Portanto: Pressão e Temperatura Dados na Tabela de Saturação
são propriedades dependentes
38. Enunciados da segunda lei
• Enunciado de Clausius:
É impossível construir um dispositivo que
opere em um ciclo termodinâmico e não
produza outros efeitos além da transferência
de calor de um corpo frio para um corpo
quente.
• O que este enunciado quer dizer?
39. Enunciado de Clausius
• Agora imaginem dois reservatórios
térmicos (alta e baixa temperatura)
sujeitos a um processo em que,
naturalmente, uma determinada
quantidade de calor é transferida do
sistema de baixa para o de alta:
• Isto é possível?
– Não!! Apesar de não ferir a
primeira lei da termodinâmica.
40. Enunciados da segunda lei
• Enunciado de Kelvin-Planck:
É impossível construir um dispositivo que
opere em um ciclo termodinâmico e não
produza outros efeitos além da produção de
trabalho e troca de calor com um único
reservatório térmico.
• E o que este enunciado quer dizer?
41. Enunciado de Kelvin-Planck
• É impossível construir um dispositivo que opere em um ciclo
termodinâmico e não produza outros efeitos além da
produção de trabalho e troca de calor com um único
reservatório térmico.
42. Rendimento do ciclo de Carnot
• Primeiro Corolário:
– É impossível construir uma máquina que opere entre dois
reservatórios térmicos e tenha maior rendimento que uma
máquina reversível, operando entre os mesmos reservatórios;
• Segundo Corolário:
– Todas as máquinas que operam segundo o ciclo de Carnot,
entre os dois reservatórios térmicos, têm o mesmo
rendimento, independente da natureza da substância de
trabalho ou da série de processos.
43. Eficiência do ciclo de Carnot
• Assim, todas as máquinas térmicas externamente
reversíveis operando entre dois reservatórios
possuem a eficiência máxima:
44. Eficiência do ciclo de Carnot
• Considerando os sistemas de refrigeração e as
bombas de calor operando como máquinas térmicas
externamente reversíveis, o coeficiente de
desempenho máximo será:
45. Variação de entropia entre dois
estado
• A variação de entropia de um sistema entre um estado e outro
pode ser obtida como:
• Para se integrar esta equação é necessário se conhecer a
relação entre T e Q.
• Com esta equação só é possível determinar variações de
entropia, não sendo possível determinar os valores absolutos
da entropia.
