TERMODINÂMICA
Colégio JR
Alunos: Carlos Henrique, Guilherme, Isaque, Lucilla, Micaely
Série: 2º ano
O QUE É TERMODINÂMICA?
• A Termodinâmica (do grego therme = calor
e dynamis = movimento) é o ramo da Física que estuda os
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TRABALHO EM UMA
TRANSFORMAÇÃO GASOSA
Em mecânica, define-se o trabalho de uma força como sendo:
τ=F⋅d⋅cosθ
Onde F represen...
TRABALHO EM UMA
TRANSFORMAÇÃO GASOSA
• Você deve estar se perguntando: “o que um conceito de mecânica que
envolve forças e...
1º PRINCIPIO DA TERMODINÂMICA
• Um sistema não pode criar ou consumir energia, mas apenas armazená-la
ou transferi-la ao m...
1º PRINCIPIO DA TERMODINÂMICA
• Desta tabela, podemos concluir que existem duas maneiras de variarmos a
energia interna de...
1º PRINCIPIO DA TERMODINÂMICA
CASOS PARTICULARES
• Transformação Isobárica ou Isocórica
• Quando o volume permanece consta...
1º PRINCIPIO DA TERMODINÂMICA
CASOS PARTICULARES
• Transformação Isotérmica
• É uma transformação em que a temperatura per...
1º PRINCIPIO DA TERMODINÂMICA
CASOS PARTICULARES
• Transformação Adiabática
• Nela, não há trocas de calor. Normalmente, a...
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CASOS PARTICULARES
• Transformação Cíclica
• Um gás sofre uma transformação Cíclica ou reali...
1º PRINCIPIO DA TERMODINÂMICA
CASOS PARTICULARES
• Transformação Cíclica
• A partir da relação entre a 1º principio da ter...
2º PRINCIPIO DA
TERMODINÂMICA
• Enunciada pelo físico francês Sadi Carnot, essa lei faz restrições para as
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2º PRINCIPIO DA
TERMODINÂMICA
• Dentre as duas leis da termodinâmica, a segunda é a que tem maior
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MÁQUINAS TÉRMICAS
• As máquinas térmicas foram os primeiros dispositivos mecânicos a serem
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MÁQUINAS TÉRMICAS
• A fonte térmica fornece uma
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MÁQUINAS TÉRMICAS
• Neste caso, o fluxo de calor acontece da temperatura menor para o a
maior. Mas conforme a 2ª Lei da Te...
MÁQUINA TÉRMICA
• O rendimento de uma máquina térmica é dado pela relação entre
trabalho (T) obtido por ela e a quantidade...
RENDIMENTO MÁXIMO
CICLO DE CARNOT
• Denominamos a maquina de Carnot a maquina térmica teórica que realiza
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RENDIMENTO MÁXIMO
CICLO DE CARNOT
RENDIMENTO MÁXIMO
CICLO DE CARNOT
• Numa máquina de Carnot, a quantidade de calor que é fornecida pela
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BIBLIOGRAFIA
• http://goo.gl/8MfXOd
• http://goo.gl/Wckkve
• http://goo.gl/HFxmM4
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Principios da Termodinamica

  1. 1. TERMODINÂMICA Colégio JR Alunos: Carlos Henrique, Guilherme, Isaque, Lucilla, Micaely Série: 2º ano
  2. 2. O QUE É TERMODINÂMICA? • A Termodinâmica (do grego therme = calor e dynamis = movimento) é o ramo da Física que estuda os efeitos da mudança de temperatura, volume e pressão, empregados em sistemas físicos em escala macroscópica. • De uma forma mais simples, a termodinâmica procura explicar os mecanismos de transferência de energia térmica a fim de que estes realizem algum tipo de trabalho.
  3. 3. TRABALHO EM UMA TRANSFORMAÇÃO GASOSA Em mecânica, define-se o trabalho de uma força como sendo: τ=F⋅d⋅cosθ Onde F representa a intensidade da força, d o deslocamento do objeto durante a aplicação dessa força e θ o ângulo entre as direções da força e do deslocamento. De forma mais geral, quando a força aponta a favor do deslocamento, ou seja, “para frente”, o trabalho pode ser calculado por: τ=F⋅d Quando a força aponta contra o deslocamento, ou seja, “para trás”, ele é calculado por : τ=−F⋅d
  4. 4. TRABALHO EM UMA TRANSFORMAÇÃO GASOSA • Você deve estar se perguntando: “o que um conceito de mecânica que envolve forças e deslocamentos está fazendo em um texto de termodinâmica?” Pare para pensar: quando aquecemos um objeto, ele se dilata, empurrando o meio externo, no caso o ar. Logo, existe a aplicação de uma força e um deslocamento de sua periferia. Assim, existe um trabalho realizado pela superfície do objeto.
  5. 5. 1º PRINCIPIO DA TERMODINÂMICA • Um sistema não pode criar ou consumir energia, mas apenas armazená-la ou transferi-la ao meio onde se encontra, como trabalho, ou ambas as situações simultaneamente, então, ao receber uma quantidade Q de calor, esta poderá realizar um trabalho T e aumentar a energia interna do sistema ΔU. • Sendo todas as unidades medidas em Joule (J). Calor Trabalho Energia Interna Q/T/ΔU Recebe Realiza Aumenta >0 Cede Recebe Diminui <0 Não troca Não realiza e nem recebe Não varia =0
  6. 6. 1º PRINCIPIO DA TERMODINÂMICA • Desta tabela, podemos concluir que existem duas maneiras de variarmos a energia interna de um sistema: dando-lhe ou retirando-lhe calor ou fazendo com ele realize ou sofra trabalho. Isso pode ser expresso pela seguinte equação: • ΔU=Q−τ • Existem algumas transformações termodinâmicas particulares que nos levam a resultados interessantes quando analisados à luz da Primeira Lei da Termodinâmica. Vejamos a seguir:
  7. 7. 1º PRINCIPIO DA TERMODINÂMICA CASOS PARTICULARES • Transformação Isobárica ou Isocórica • Quando o volume permanece constante e não há realização de trabalho, temos: • T = 0 • ΔU = Q
  8. 8. 1º PRINCIPIO DA TERMODINÂMICA CASOS PARTICULARES • Transformação Isotérmica • É uma transformação em que a temperatura permanece constante, a energia interna não varia. • T = Q
  9. 9. 1º PRINCIPIO DA TERMODINÂMICA CASOS PARTICULARES • Transformação Adiabática • Nela, não há trocas de calor. Normalmente, acontece quando há uma expansão ou contração muito rápida de um gás (por exemplo, ao usarmos um frasco de desodorante aerossol). Assim: • Q = 0 • ΔU = -T
  10. 10. 1º PRINCIPIO DA TERMODINÂMICA CASOS PARTICULARES • Transformação Cíclica • Um gás sofre uma transformação Cíclica ou realiza um ciclo quando a pressão, volume e a temperatura retornam a seus valores iniciais, após uma sequencia de transformações. Portanto, o estado final coincide com o estado inicial. • Na transformação cíclica, há equivalência entre o trabalho realizado e a quantidade de calor trocado com o ambiente. • Ao realizar um ciclo em sentido horário(no diagrama de Clayperon), o gás é convertido em trabalho. • Ao realizar trabalho em sentido anti-horário (no diagrama de clayperon), o gás converte trabalho em calor.
  11. 11. 1º PRINCIPIO DA TERMODINÂMICA CASOS PARTICULARES • Transformação Cíclica • A partir da relação entre a 1º principio da termodinâmica e a transformação cíclica temos: • ΔU = 0 • T = Q • Área = T
  12. 12. 2º PRINCIPIO DA TERMODINÂMICA • Enunciada pelo físico francês Sadi Carnot, essa lei faz restrições para as transformações realizadas pelas máquinas térmicas como, por exemplo, o motor de uma geladeira. Seu enunciado, segundo Carnot, diz que: Para que um sistema realize conversões de calor em trabalho, ele deve realizar ciclos entre uma fonte quente e fria, isso de forma contínua. A cada ciclo é retirada uma quantidade de calor da fonte quente, que é parcialmente convertida em trabalho e a quantidade de calor restante é rejeitada para a fonte fria.
  13. 13. 2º PRINCIPIO DA TERMODINÂMICA • Dentre as duas leis da termodinâmica, a segunda é a que tem maior aplicação na construção de máquinas e utilização na indústria, pois trata diretamente do rendimento das máquinas térmicas. • Enunciado de Clausius: • O calor não pode fluir, de forma espontânea, de um corpo de temperatura menor, para um outro corpo de temperatura mais alta. • Enunciado de Kelvin-Planck: • É impossível a construção de uma máquina que, operando em um ciclo termodinâmico, converta toda a quantidade de calor recebido em trabalho.
  14. 14. MÁQUINAS TÉRMICAS • As máquinas térmicas foram os primeiros dispositivos mecânicos a serem utilizados em larga escala na indústria, por volta do século XVIII. Na forma mais primitiva, era usado o aquecimento para transformar água em vapor, capaz de movimentar um pistão, que por sua vez, movimentava um eixo que tornava a energia mecânica utilizável para as indústrias da época. • Chamamos máquina térmica o dispositivo que, utilizando duas fontes térmicas, faz com que a energia térmica se converta em energia mecânica (trabalho).
  15. 15. MÁQUINAS TÉRMICAS • A fonte térmica fornece uma quantidade de calor (Q1) que no dispositivo transforma-se em trabalho (T) mais uma quantidade de calor que não é capaz de ser utilizado como trabalho (Q2). • Assim temos: • T = Q1-Q2
  16. 16. MÁQUINAS TÉRMICAS • Neste caso, o fluxo de calor acontece da temperatura menor para o a maior. Mas conforme a 2ª Lei da Termodinâmica, este fluxo não acontece espontaneamente, logo é necessário que haja um trabalho externo, assim:
  17. 17. MÁQUINA TÉRMICA • O rendimento de uma máquina térmica é dado pela relação entre trabalho (T) obtido por ela e a quantidade de calor (Q1) retirada da fonte quente, Assim temos: • r = T / Q1 • Também podemos expressar o rendimento como: • r = 1 – Q2/Q1 • Para sabermos o rendimento em porcentagem multiplicamos o resultado por 100.
  18. 18. RENDIMENTO MÁXIMO CICLO DE CARNOT • Denominamos a maquina de Carnot a maquina térmica teórica que realiza o ciclo ideal proposto por Sadi Carnot em 1824. Este ciclo seria composto de quatro processos: • Uma expansão isotérmica reversível. O sistema recebe uma quantidade de calor da fonte de aquecimento. • Uma expansão adiabática reversível. O sistema não troca calor com as fontes térmicas. • Uma compressão isotérmica reversível. O sistema cede calor para a fonte de resfriamento • Uma compressão adiabática reversível. O sistema não troca calor com as fontes térmicas.
  19. 19. RENDIMENTO MÁXIMO CICLO DE CARNOT
  20. 20. RENDIMENTO MÁXIMO CICLO DE CARNOT • Numa máquina de Carnot, a quantidade de calor que é fornecida pela fonte de aquecimento e a quantidade cedida à fonte de resfriamento são proporcionais às suas temperaturas absolutas, assim: • Q2/Q1 = T2/T1 • Outra forma de representar o rendimento máximo é: • Rmax = 1 – T2/T1
  21. 21. BIBLIOGRAFIA • http://goo.gl/8MfXOd • http://goo.gl/Wckkve • http://goo.gl/HFxmM4 • http://goo.gl/Os0Fb8 • http://goo.gl/KzgO9q • Livro Física Básica Nicolau-Toledo-Ronaldo

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