1. PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE SÃO PAULO
PROGRAMA SUPLEMENTAR FOCO VESTIBULAR
TERMODINÂMICA
FÍSICA AULA 7

2. Introdução
TERMODINÂMICA
calor força,
movimento
• No início, ocupou-se do estudo
dos processos que permitiam
converter calor em trabalho

3. Introdução
Grandeza física escalar que mede
Temperatura o grau de agitação molecular de
um corpo.
Forma de transferência de energia
Calor
entre os corpos de maior para os
de menor temperatura.

4. ESTUDO DOS GASES: ISOTERMA
Lei de Boyle-Mariotte: transformações isotérmicas de uma gás a
temperatura constante
Exemplo: Seringa de volume v1 sujeita a um gás p1. Se a pressão for
dobrada tem-se que o volume reduz-se a metade.

5. ISOBÁRICA
Lei de Gay-Lussac: transformações isobáricas de um gás sob pressão
constante.
Exemplo: Massa Gasosa contida em um cilindro provido de um êmbolo
móvel sob pressão p constante da atmosfera

6. ISOCÓRICAS OU ISOMÉTRICAS
Lei de Charles: transformações de um gás a volume constante.
Aumentando a temperatura de um gás a volume constante aumenta a
pressão, caso diminua a temperatura a pressão também diminui.

7. Equação geral do gás ideal
pressão constante V µ T
P1.V1 P2 .V2 volume constante P µ T
=
T1 T2
Variações de temperatura constante P µ 1
pressão, temperatura
e volume
V
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8. ADIABÁTICA
transformação adiabática é aquela em que não há trocas de energia
térmica entre o sistema e o meio exterior. Embora o gás não estabeleça
trocas de energia térmica com o sistema externo, durante o processo a
pressão, o volume, a temperatura e a energia interna do gás variam, não
permanecendo nenhuma dessas grandezas constante.

9. PRINCÍPIOS DA TD
A Termodinâmica é Baseada em Princípios Estabelecidos
Experimentalmente
• O Princípio Zero Termodinâmica – é a base para a
medição de temperatura
• O Primeiro Princípio da Termodinâmica – conservação da
energia e da conservação da massa
• O Segundo Princípio da Termodinâmica – determina o
aspecto qualitativo de processos em sistemas físicos, isto é,
os processos ocorrem numa certa direcção mas não podem
ocorrer na direcção oposta

10. Introdução
Trabalho: Na Física, o termo é utilizado quando falamos
no Trabalho realizado por uma força, ou seja, o Trabalho
Mecânico. Uma força aplicada em um corpo realiza um
trabalho quando produz um deslocamento no corpo.
Energia: Energia é a capacidade de executar um
trabalho.
Energia mecânica é aquela que acontece devido ao
movimento dos corpos.

11. TRABALHO
Realização Trabalho Energia
•Toda vez que existir uma diferença térmica entre dois
corpos, existe um potencial para fluxo de calor;
•A velocidade do fluxo
será dependente da natureza
e da condutividade térmica dos
materiais;

12. CALOR SENSÍVEL
Quantidade de calor sensível
Quantidade de energia térmica recebida ou cedida por um corpo,
para exclusivamente variar sua temperatura.
Q S = m.c.∆T

13. Introdução
Calor Específico (c) é uma grandeza que caracteriza a
facilidade ou dificuldade de um determinado material variar
sua temperatura quando troca energia na forma de calor
Unidade: cal/g.°C ou J/kg.K
http://www.if.ufrgs.br/cref/leila/calor.htm
Capacidade térmica (C) de um corpo depende de sua
massa e do material que o constitui. É a quantidade de
energia que devemos fornecer ao corpo para que sua
temperatura varie de um valor unitário.
Unidade: cal/°C ou J/K

14. Introdução
Quantidade de calor latente
Quantidade de energia térmica recebida ou cedida por um corpo,
para exclusivamente mudar de estado físico.
Q S = m.L
Calor Latente Indica a energia necessária para uma
unidade de massa mudar de estado físico sem variar
sua temperatura.
(S.I) J/kg
Unidade (prática) cal/g

15. Introdução
O PRIMEIRO PRINCÍPIO DA TERMODINÂMICA
Lei da conservação da energia: a energia em um sistema pode
manifestar-se sob diferentes formas como calor e trabalho.
•A energia pode ser interconvertida de uma forma para outra,
mas a quantidade total de energia do universo, isto é, sistema
mais meio externo, conserva-se.
A ENERGIA INTERNA DE UM SISTEMA ISOLADO É CONSTANTE
∆U = q + w
Variação na Calor
Trabalho
energia interna trocado
realizado
do sistema pelo
pelo sistema
sistema

16. 2ª LEI DA TERMODINÂMICA
É impossível realizar um processo cujo único efeito seja a produção de
trabalho às custas da energia na forma de calor retirada de uma única fonte
térmica
As usinas geradoras de eletricidade transformam energia mecânica de
rotação do eixo da turbina em energia elétrica.
• Como é produzido o movimento de rotação de uma turbina a vapor?
•Numa usina termoelétrica a energia se conserva?
•E uma usina termonuclear, como funciona?

17. Teoria
http://www.fisica.ufpb.br/~romero/objetosaprendizagem/Rived/15bCarnot/animacao/anim.html

18. Objetivos
Máquinas são dispositivos nos quais geralmente
ocorrem transformações de Energia para o
benefício do homem
Energia (Q) Trabalho (W)
Segundo a 1ª Lei da Termodinâmica:
∆U= ∆W+ ∆Q
∆U= Variação da Energia Interna do Sistema;
∆W= Trabalho realizado pelo combustível;
∆Q= Energia do combustível;
Utilizado para estudar as transformações em um ciclo
Unidade: Joules onde 1 cal= 4,184 J

19. Teoria
A máquina opera num ciclo: ∆U= 0
W = Qh − Qc
e = W / Qh
e = 1− Qc / Qh
Qc < 0, portanto e< 1

20. Exemplos de máquinas térmicas
•Máquinas á Vapor;
• Termonuclear
•Motores de Combustão;

21. Máquinas á Vapor
• Em cada etapa, o vapor ou a
água sofreram alterações de
pressão, volume e temperatura;
• Energia provém da queima do
combustível, variando a energia
interna;
• Realização de trabalho que irá
girar o eixo da turbina

22. Termonuclear
• Calor provindo do Reator que
utiliza urânio (U 235) para gerar
o vapor;
• Núcleo Contém pastilhas de
Urânio colocadas em hastes
metálicas;
• Reação Nuclear: Átomo e
Urânio é quebrado quando um
neutron se choca com seu
núcleo (fissão nuclear);

23. Motores de Combustão
• Formados por blocos de
ferro ou alumínio fundido
que contém camaras de
combustão onde estão os
cilindros, os quais movem os
Link simulação:
http://cref.if.ufrgs.br/~leila/motor4t.ht pistôes;
m • Cada Pistão está articulado
á Virabrequim através de
Gráfico Ciclo
completo do uma biela (movimento aos
motor pistões)