termodinamica

1. 1ª LEI DA
TERMODINÂMICA

2. Termodinâmica
É a ciência que trata:
 Do calor e do trabalho;
 Das características dos sistemas e;
 Das propriedades dos fluidos termodinâmicos

3. Alguns ilustres pesquisadores
que construiram a termodinâmica
James
Sadi Carnot
Joule
1796 - 1832
1818 - 1889
Emile Claupeyron
1799 - 1864
Wiliam Thomson
Rudolf
Lord Kelvin Clausius
1824 - 1907 1822 - 1888

4. Contribuição de James Joule
1839 Experimentos:
trabalho mecânico, eletricidade e calor.
1840 Efeito Joule : Pot = RI2
Lei da
1843 Equivalente mecânico do calor Conservação
James P. Joule ( 1 cal = 4,18 J) de
(1818-1889) 1852 Efeito Joule-Thomson : decrescimo Energia
da temperatura de um gás em função da
expansão sem realização de trabalho
externo.
As contribuições de Joule e outros levaram
ao surgimento de uma nova disciplina:
1a Lei
a Termodinâmica da Termodinâmica

5. Para entender melhor a 1ª Lei da
Termodinâmica é preciso compreender as
características dos sistemas termodinâmicos
e os “caminhos” percorridos pelo calor

6. Sistema Termodinâmico
Certa massa delimitada por
uma fronteira.
Sistema fechado
Sistema que não troca massa com a
Vizinhança do sistema. vizinhança, mas permite passagem
de calor e trabalho por sua fronteira.
O que fica fora da
fronteira
Sistema isolado
Sistema que não troca energia
nem massa com a sua vizinhança.

7. Transformação
Variáveis de Variáveis de
estado estado
P1 P2
V1 V2
T1 T2
U1 U2
Estado 1 Transformação Estado 2

8. Processos
“Caminho” descrito pelo sistema na
transformação .
P1 P2
V1 V2
T1 T2
U1 U2
Processos Durante a transformação
Isotérmico temperatura invariável
Isobárico Pressão invariável
Isovolumétrico volume constante
Adiabático É nula a troca de calor com a vizinhança.

9. Agora sim podemos definir o enunciado da 1ª Lei
da Termodinâmica...

10.  A energia não se ganha nem se perde, mas
pode transferir-se de um sistema para outro –
Lei da Conservação da Energia
 A energia Interna, é uma propriedade
intrínseca dos sistemas, ela está nos sistemas,
mas o trabalho (W), o calor (Q), e a radiação
(R), não são propriedades do sistemas, apenas
podem ser trocados para dentro e fora do
sistema.

11.  Em todos os processos que ocorrem na
Natureza há conservação de energia;
 A energia transfere-se e transforma-se noutra
forma diferente, mas a energia total de um
sistema isolado conserva-se;
 As transferências de energia podem traduzir-se
em variações de energia interna dos sistemas -
∆Ei.;
 A variação da energia interna do sistema é
consequência do balanço energético entre
calor, trabalho e radiação.

12. Para qualquer processo termodinâmico em que:
 Se transfere calor para o sistema; há realização
de trabalho sobre o sistema, e há radiação
incidente.
 Assim a energia total para o sistema é igual à
variação da sua energia interna – 1ª Lei da
TERMODINÂMICA.

13. A variação da energia interna aumenta

14. A variação da energia interna diminui

15. Assim são feitas as seguintes considerações

16.  Em termodinâmica, a energia total de um sistema
é a sua energia interna U.
 Quando o sistema muda de um estado com
energia interna inicial Ui para um estado de
energia Uf, ele sofre uma mudança de energia
ΔU = Uf - Ui

18. Da Lei da Conservação da Energia

19. Trabalho e Calor

20. Assim temos que:

22.  Agora alguns casos particulares da 1ª Lei da
Termodinâmica.

24. Transformação isobárica

25. O que é pressão??

28. Transformação adiabática: Quando não há
transferências por meio de calor, assim Q=0

30. Transformação isotérmica

31. Compressão

32. Expansão

33. Transformação isocórica

34. Exercício
Suponha que 1,00 Kg de água a 100ºC é convertido
em vapor a 100ºC numa evaporação na pressão
atmosférica normal (que é 1,00 atm ou 1,01 x105 Pa)
conforme o arranjo da figura.
O volume da água varia de um estado inicial de 1,00
x10-3 m3 quando líquido para 1,671 m3 quando
vapor. Assim pergunta-se:

35.  Que trabalho é realizado pelo sistema?
 Quanta energia é transferida sob forma de calor
durante o processo?
 Qual a variação da energia interna do sistema
durante o processo?