Este documento apresenta um resumo sobre o balanço de energia em processos químicos e industriais. Aborda conceitos como formas de energia, equações de balanço energético, e aplicações em sistemas abertos e fechados. Também discute a matriz energética, usinas termelétricas, efeitos da poluição no balanço energético, e aplicações em engenharia de processo e indústria química.
O documento discute termos relacionados à termoquímica, incluindo:
1) Reações químicas podem liberar ou absorver calor;
2) Calorimetria mede a quantidade de calor envolvida em reações;
3) Entalpia representa a variação de calor em reações a pressão constante.
Este documento fornece uma lista de tópicos de física como cinemática, dinâmica, gravitação, fluidos, termodinâmica, óptica, ondulatória, eletrostática, eletrodinâmica e magnetismo, juntamente com as principais fórmulas e constantes relacionadas a cada tópico. O documento também fornece tabelas com significados e unidades das fórmulas listadas.
O documento discute o balanço de energia em sistemas químicos e industriais. Aborda conceitos como formas de energia (cinética, potencial, interna), trabalho e calor. Explica como medir e calcular essas grandezas e aplicá-las para analisar processos como bombeamento, reações químicas e geração de vapor.
Este documento apresenta conceitos fundamentais da termodinâmica, incluindo definições de sistema termodinâmico, processo, ciclo e estado. Também define propriedades intensivas e extensivas e discute unidades do SI relacionadas a massa, tempo, comprimento e força.
O documento discute modelos para o coeficiente de atividade em soluções. Ele explica que (1) a fugacidade é uma medida da tendência de uma substância escapar de uma fase e depende do estado de referência escolhido, (2) para a fase líquida, soluções ideais são usadas como estado de referência de acordo com as leis de Lewis-Randall e Henry, (3) o coeficiente de atividade quantifica quão ativa uma substância é em comparação ao estado de referência.
O documento discute o cálculo do rendimento de reações químicas. Explica que o rendimento é a quantidade de produto obtido em uma reação, geralmente expressa em porcentagem. Reações completas têm rendimento de 100%, enquanto reações incompletas têm rendimento inferior. Também define os termos reagente limitante, que limita a quantidade máxima de produtos, e reagente em excesso. Fornece exemplos de exercícios resolvidos sobre cálculo de rendimento.
O documento apresenta uma linha do tempo de importantes contribuições para o desenvolvimento da Termodinâmica entre 1824-1930, incluindo descobertas de Carnot, Mayer, Joule, Clausius, Boltzmann e Nernst. As principais descobertas foram a formulação da primeira e segunda lei da termodinâmica, o conceito de entropia, e o estabelecimento do zero absoluto de temperatura.
O documento resume os principais conceitos de física relacionados à segurança rodoviária, incluindo dispositivos de segurança como cintos e airbags, movimento retilíneo e acelerado, leis de Newton, forças como atrito e colisão, e impulsão.
O documento discute termos relacionados à termoquímica, incluindo:
1) Reações químicas podem liberar ou absorver calor;
2) Calorimetria mede a quantidade de calor envolvida em reações;
3) Entalpia representa a variação de calor em reações a pressão constante.
Este documento fornece uma lista de tópicos de física como cinemática, dinâmica, gravitação, fluidos, termodinâmica, óptica, ondulatória, eletrostática, eletrodinâmica e magnetismo, juntamente com as principais fórmulas e constantes relacionadas a cada tópico. O documento também fornece tabelas com significados e unidades das fórmulas listadas.
O documento discute o balanço de energia em sistemas químicos e industriais. Aborda conceitos como formas de energia (cinética, potencial, interna), trabalho e calor. Explica como medir e calcular essas grandezas e aplicá-las para analisar processos como bombeamento, reações químicas e geração de vapor.
Este documento apresenta conceitos fundamentais da termodinâmica, incluindo definições de sistema termodinâmico, processo, ciclo e estado. Também define propriedades intensivas e extensivas e discute unidades do SI relacionadas a massa, tempo, comprimento e força.
O documento discute modelos para o coeficiente de atividade em soluções. Ele explica que (1) a fugacidade é uma medida da tendência de uma substância escapar de uma fase e depende do estado de referência escolhido, (2) para a fase líquida, soluções ideais são usadas como estado de referência de acordo com as leis de Lewis-Randall e Henry, (3) o coeficiente de atividade quantifica quão ativa uma substância é em comparação ao estado de referência.
O documento discute o cálculo do rendimento de reações químicas. Explica que o rendimento é a quantidade de produto obtido em uma reação, geralmente expressa em porcentagem. Reações completas têm rendimento de 100%, enquanto reações incompletas têm rendimento inferior. Também define os termos reagente limitante, que limita a quantidade máxima de produtos, e reagente em excesso. Fornece exemplos de exercícios resolvidos sobre cálculo de rendimento.
O documento apresenta uma linha do tempo de importantes contribuições para o desenvolvimento da Termodinâmica entre 1824-1930, incluindo descobertas de Carnot, Mayer, Joule, Clausius, Boltzmann e Nernst. As principais descobertas foram a formulação da primeira e segunda lei da termodinâmica, o conceito de entropia, e o estabelecimento do zero absoluto de temperatura.
O documento resume os principais conceitos de física relacionados à segurança rodoviária, incluindo dispositivos de segurança como cintos e airbags, movimento retilíneo e acelerado, leis de Newton, forças como atrito e colisão, e impulsão.
O documento descreve conceitos fundamentais da termodinâmica, incluindo:
1) Termodinâmica estuda as transformações entre calor e trabalho.
2) Sistemas podem ser isolados, fechados, abertos ou adiabáticos.
3) O trabalho realizado em uma transformação gasosa depende da variação de volume do gás.
1) A Termodinâmica estuda as transformações de energia térmica (calor) em outras formas de energia.
2) Um sistema termodinâmico é um conjunto de partículas que pode interagir com o ambiente através de suas fronteiras. Sistemas podem ser abertos, fechados ou isolados dependendo se permitem ou não trocas de energia e matéria.
3) Variáveis como temperatura, pressão, volume e energia interna caracterizam o estado termodinâmico de um sistema e suas relações descreve
Vários tipos de reacções químicas completasIsadora Girio
O Este documento descreve três tipos principais de reações químicas: reações de combustão, reações de precipitação e reações ácido-base.
O As reações de combustão ocorrem entre um combustível e um comburente, geralmente oxigênio, formando dióxido de carbono e água.
O As reações de precipitação ocorrem quando sais insolúveis se formam a partir da reação de dois sais solúveis ou insolúveis em água.
O As reações ácido-base ocorrem quando um ácido e uma base reagem,
O documento discute o que é biomassa, seu ciclo de vida e como pode ser usada como combustível. A biomassa é uma fonte renovável de energia derivada de matéria orgânica e pode fornecer até oito vezes mais energia do que é usada atualmente no mundo. Embora tenha vantagens como ser renovável e limpa, seu uso em larga escala exigiria cultivos dedicados e melhorias na eficiência dos sistemas de resíduos.
Este documento apresenta as três leis de Newton da mecânica clássica. A primeira lei descreve a inércia e afirma que um corpo permanece em seu estado de movimento a menos que uma força externa atue sobre ele. A segunda lei estabelece uma relação direta entre a força resultante aplicada a um corpo e sua aceleração. A terceira lei afirma que para toda ação existe uma reação igual e oposta. Exemplos ilustram cada uma das leis.
Unidade I - Resumo - Prof. Paula - Fisica - Escola S. S. PedroHugo Moreira
1) O documento discute a transferência de energia solar da radiação para a Terra e a atmosfera, incluindo os mecanismos de absorção, reflexão e emissão de radiação.
2) Aborda os conceitos de temperatura, capacidade térmica, condução e convecção como mecanismos de transferência de calor.
3) Explica as leis da termodinâmica, incluindo a conservação de energia, degradação da energia e entropia.
Questões Corrigidas, em Word: Ondas Estacionárias e MHS - Conteúdo vinculad...Rodrigo Penna
Este documento fornece resumos de questões sobre ondas estacionárias e movimento harmônico simples. Inclui 14 questões corrigidas sobre características de ondas estacionárias em cordas e tubos, como período, comprimento de onda, frequência fundamental e harmônicos.
O documento explica a Segunda Lei da Termodinâmica, que afirma que a quantidade de trabalho útil que pode ser obtido de energia no universo está diminuindo constantemente à medida que o universo tende ao equilíbrio térmico. Discute como máquinas térmicas como motores a vapor e de explosão funcionam de acordo com essa lei, transformando apenas parte da energia térmica em trabalho mecânico.
O documento discute o balanço de massa em processos industriais, apresentando: 1) A importância de se fazer uma análise inicial do problema antes de resolvê-lo; 2) O conceito de balanço de massa e suas equações; 3) Tipos de processos e balanços aplicáveis.
O documento discute as forças intermoleculares responsáveis pelas fases líquida e sólida. Apresenta as principais forças intermoleculares - forças de van der Waals como forças de London, forças dipolo-dipolo e forças ião-dipolo, e ligações de hidrogênio. Explica a relação entre estas forças e propriedades como pontos de fusão e ebulição.
HIDROSTÁCIA E HIDRODINÂMICA
FÍSICA
MÓDULO F2 - HIDROSTÁCIA E HIDRODINÂMICA ESCOLA SECUNDÁRIA POETA ANTÓNIO ALEIXO CURSO PROFICIONAL TÉCNICO DE MULTIMÉDIA 12ºK
DANIEL FERNANDES
O documento resume as principais fórmulas da termodinâmica, incluindo a primeira lei da termodinâmica, o trabalho em processos isobáricos e isotérmicos, e as definições de energia interna, calor e trabalho. Também apresenta fórmulas para o rendimento e o trabalho em máquinas térmicas e no ciclo de Carnot.
Equações e Formulas da Física.
Cinemática:
Velocidade
Movimento uniforme
Movimento uniformemente variado
Movimento Vertical
Movimento Oblíquo
Movimento circular
Dinâmica
Leis de Newton
Força Peso
Força de Atrito
Força Elástica
Força Centrípeta
Trabalho de um força
Cinemática, Equação, formula, torricelli, Dinâmica, Leis de Newton, Estática, Estática, Gravitação Universal,Termometria,Calorimetria, Estudo dos gases, Termodinâmica, Dilatação, Entropia, Óptica, MHS, Ondas , Acústica , Eletrostática, Eletrodinâmica, Indução magnética,
O documento discute conceitos fundamentais da hidrostática, incluindo:
1) A massa específica ou densidade absoluta de uma substância é definida como a relação entre sua massa e volume.
2) A pressão exercida sobre uma superfície é definida como a força aplicada dividida pela área da superfície.
3) A pressão hidrostática é a pressão exercida em uma base por uma coluna de líquido e pode ser calculada pela altura da coluna multiplicada pela densidade do líquido e pela aceleração da gravidade.
O documento apresenta os conceitos fundamentais de balanço de massa em sistemas sem reações químicas. Discute-se que o balanço de massa é uma restrição imposta pela conservação da massa, onde a massa total de entrada deve ser igual à massa total de saída. Também são definidos termos como sistema aberto, fechado, operação em batelada e contínua. Por fim, apresentam-se as equações gerais para balanço de massa global e por componente em sistemas sem reações.
O documento discute como a espontaneidade das reações não pode ser determinada apenas pela exo ou endotérmicidade. A energia livre de Gibbs deve ser usada, onde ΔG<0 indica espontaneidade. A equação para ΔG é dada como ΔG = ΔH - TΔS, relacionando a variação de entalpia, temperatura e entropia.
O documento define a primeira lei da termodinâmica e fornece um problema sobre um gás ideal monoatômico sofrendo um processo termodinâmico AB, pedindo para calcular a temperatura inicial e final, variação de energia interna, trabalho realizado e calor trocado.
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA: SOLUBILIDADE DOS COMPOSTOS ORGÂNICAEzequias Guimaraes
O documento descreve um relatório de aula prática sobre a solubilidade de compostos orgânicos. Ele inclui uma introdução sobre solubilidade e suas relações com a estrutura molecular e polaridade. Também fornece informações sobre os materiais e solventes utilizados no experimento, normas de segurança para cada solvente, e os objetivos e parte experimental do relatório.
O documento discute as diferentes formas e fontes de energia. Apresenta as principais transformações de energia ao longo da história, como a máquina a vapor e a eletricidade. Explica também os conceitos de energia primária, secundária e final, além das leis da termodinâmica e a importância da conservação da energia no universo.
O documento discute os principais conceitos da termodinâmica em 3 frases ou menos:
1) Apresenta as leis de Boyle-Mariotte, Gay-Lussac e Charles que descrevem as transformações isotérmicas, isobáricas e isocóricas de um gás.
2) Explica os princípios da termodinâmica, incluindo o princípio zero, o primeiro princípio da conservação de energia e o segundo princípio sobre a direção dos processos.
3) Discutem máquinas térmicas como
O documento descreve conceitos fundamentais da termodinâmica, incluindo:
1) Termodinâmica estuda as transformações entre calor e trabalho.
2) Sistemas podem ser isolados, fechados, abertos ou adiabáticos.
3) O trabalho realizado em uma transformação gasosa depende da variação de volume do gás.
1) A Termodinâmica estuda as transformações de energia térmica (calor) em outras formas de energia.
2) Um sistema termodinâmico é um conjunto de partículas que pode interagir com o ambiente através de suas fronteiras. Sistemas podem ser abertos, fechados ou isolados dependendo se permitem ou não trocas de energia e matéria.
3) Variáveis como temperatura, pressão, volume e energia interna caracterizam o estado termodinâmico de um sistema e suas relações descreve
Vários tipos de reacções químicas completasIsadora Girio
O Este documento descreve três tipos principais de reações químicas: reações de combustão, reações de precipitação e reações ácido-base.
O As reações de combustão ocorrem entre um combustível e um comburente, geralmente oxigênio, formando dióxido de carbono e água.
O As reações de precipitação ocorrem quando sais insolúveis se formam a partir da reação de dois sais solúveis ou insolúveis em água.
O As reações ácido-base ocorrem quando um ácido e uma base reagem,
O documento discute o que é biomassa, seu ciclo de vida e como pode ser usada como combustível. A biomassa é uma fonte renovável de energia derivada de matéria orgânica e pode fornecer até oito vezes mais energia do que é usada atualmente no mundo. Embora tenha vantagens como ser renovável e limpa, seu uso em larga escala exigiria cultivos dedicados e melhorias na eficiência dos sistemas de resíduos.
Este documento apresenta as três leis de Newton da mecânica clássica. A primeira lei descreve a inércia e afirma que um corpo permanece em seu estado de movimento a menos que uma força externa atue sobre ele. A segunda lei estabelece uma relação direta entre a força resultante aplicada a um corpo e sua aceleração. A terceira lei afirma que para toda ação existe uma reação igual e oposta. Exemplos ilustram cada uma das leis.
Unidade I - Resumo - Prof. Paula - Fisica - Escola S. S. PedroHugo Moreira
1) O documento discute a transferência de energia solar da radiação para a Terra e a atmosfera, incluindo os mecanismos de absorção, reflexão e emissão de radiação.
2) Aborda os conceitos de temperatura, capacidade térmica, condução e convecção como mecanismos de transferência de calor.
3) Explica as leis da termodinâmica, incluindo a conservação de energia, degradação da energia e entropia.
Questões Corrigidas, em Word: Ondas Estacionárias e MHS - Conteúdo vinculad...Rodrigo Penna
Este documento fornece resumos de questões sobre ondas estacionárias e movimento harmônico simples. Inclui 14 questões corrigidas sobre características de ondas estacionárias em cordas e tubos, como período, comprimento de onda, frequência fundamental e harmônicos.
O documento explica a Segunda Lei da Termodinâmica, que afirma que a quantidade de trabalho útil que pode ser obtido de energia no universo está diminuindo constantemente à medida que o universo tende ao equilíbrio térmico. Discute como máquinas térmicas como motores a vapor e de explosão funcionam de acordo com essa lei, transformando apenas parte da energia térmica em trabalho mecânico.
O documento discute o balanço de massa em processos industriais, apresentando: 1) A importância de se fazer uma análise inicial do problema antes de resolvê-lo; 2) O conceito de balanço de massa e suas equações; 3) Tipos de processos e balanços aplicáveis.
O documento discute as forças intermoleculares responsáveis pelas fases líquida e sólida. Apresenta as principais forças intermoleculares - forças de van der Waals como forças de London, forças dipolo-dipolo e forças ião-dipolo, e ligações de hidrogênio. Explica a relação entre estas forças e propriedades como pontos de fusão e ebulição.
HIDROSTÁCIA E HIDRODINÂMICA
FÍSICA
MÓDULO F2 - HIDROSTÁCIA E HIDRODINÂMICA ESCOLA SECUNDÁRIA POETA ANTÓNIO ALEIXO CURSO PROFICIONAL TÉCNICO DE MULTIMÉDIA 12ºK
DANIEL FERNANDES
O documento resume as principais fórmulas da termodinâmica, incluindo a primeira lei da termodinâmica, o trabalho em processos isobáricos e isotérmicos, e as definições de energia interna, calor e trabalho. Também apresenta fórmulas para o rendimento e o trabalho em máquinas térmicas e no ciclo de Carnot.
Equações e Formulas da Física.
Cinemática:
Velocidade
Movimento uniforme
Movimento uniformemente variado
Movimento Vertical
Movimento Oblíquo
Movimento circular
Dinâmica
Leis de Newton
Força Peso
Força de Atrito
Força Elástica
Força Centrípeta
Trabalho de um força
Cinemática, Equação, formula, torricelli, Dinâmica, Leis de Newton, Estática, Estática, Gravitação Universal,Termometria,Calorimetria, Estudo dos gases, Termodinâmica, Dilatação, Entropia, Óptica, MHS, Ondas , Acústica , Eletrostática, Eletrodinâmica, Indução magnética,
O documento discute conceitos fundamentais da hidrostática, incluindo:
1) A massa específica ou densidade absoluta de uma substância é definida como a relação entre sua massa e volume.
2) A pressão exercida sobre uma superfície é definida como a força aplicada dividida pela área da superfície.
3) A pressão hidrostática é a pressão exercida em uma base por uma coluna de líquido e pode ser calculada pela altura da coluna multiplicada pela densidade do líquido e pela aceleração da gravidade.
O documento apresenta os conceitos fundamentais de balanço de massa em sistemas sem reações químicas. Discute-se que o balanço de massa é uma restrição imposta pela conservação da massa, onde a massa total de entrada deve ser igual à massa total de saída. Também são definidos termos como sistema aberto, fechado, operação em batelada e contínua. Por fim, apresentam-se as equações gerais para balanço de massa global e por componente em sistemas sem reações.
O documento discute como a espontaneidade das reações não pode ser determinada apenas pela exo ou endotérmicidade. A energia livre de Gibbs deve ser usada, onde ΔG<0 indica espontaneidade. A equação para ΔG é dada como ΔG = ΔH - TΔS, relacionando a variação de entalpia, temperatura e entropia.
O documento define a primeira lei da termodinâmica e fornece um problema sobre um gás ideal monoatômico sofrendo um processo termodinâmico AB, pedindo para calcular a temperatura inicial e final, variação de energia interna, trabalho realizado e calor trocado.
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA: SOLUBILIDADE DOS COMPOSTOS ORGÂNICAEzequias Guimaraes
O documento descreve um relatório de aula prática sobre a solubilidade de compostos orgânicos. Ele inclui uma introdução sobre solubilidade e suas relações com a estrutura molecular e polaridade. Também fornece informações sobre os materiais e solventes utilizados no experimento, normas de segurança para cada solvente, e os objetivos e parte experimental do relatório.
O documento discute as diferentes formas e fontes de energia. Apresenta as principais transformações de energia ao longo da história, como a máquina a vapor e a eletricidade. Explica também os conceitos de energia primária, secundária e final, além das leis da termodinâmica e a importância da conservação da energia no universo.
O documento discute os principais conceitos da termodinâmica em 3 frases ou menos:
1) Apresenta as leis de Boyle-Mariotte, Gay-Lussac e Charles que descrevem as transformações isotérmicas, isobáricas e isocóricas de um gás.
2) Explica os princípios da termodinâmica, incluindo o princípio zero, o primeiro princípio da conservação de energia e o segundo princípio sobre a direção dos processos.
3) Discutem máquinas térmicas como
1) O documento discute as diferenças entre energia térmica e mecânica, e como a termodinâmica estuda as relações entre calor e trabalho.
2) É apresentado as unidades do SI usadas para medir grandezas físicas como temperatura e pressão na refrigeração e ar condicionado.
3) Há conversões úteis entre unidades do sistema inglês e métrico.
O documento discute os conceitos de energia e suas diferentes formas, como cinética, potencial, química e elétrica. Também apresenta as principais fontes de energia, divididas em renováveis (sol, vento, água, biomassa) e não renováveis (petróleo, gás natural, carvão). Por fim, explica os principais processos de geração de energia elétrica e exemplos de transformação de energia.
Física 02 - Temperatura, calor e a 1a lei da termodinâmicaWalmor Godoi
Este documento discute os conceitos fundamentais da termodinâmica, incluindo temperatura, calor, dilatação térmica e a Primeira Lei da Termodinâmica. Fornece exemplos para ilustrar esses conceitos e discute os mecanismos de transferência de calor, como condução, convecção e radiação.
Este documento discute os conceitos de calor, trabalho e a Primeira Lei da Termodinâmica. Explica que calor é energia transferida devido à diferença de temperatura, enquanto trabalho é outra forma de transferência de energia através de forças. A Primeira Lei estabelece que a variação de energia interna de um sistema é igual à quantidade de calor adicionada menos o trabalho realizado.
Este documento discute os conceitos de calor, trabalho e a Primeira Lei da Termodinâmica. Explica que calor é energia transferida devido à diferença de temperatura, enquanto trabalho é outra forma de transferência de energia através de forças. A Primeira Lei estabelece que a variação de energia interna de um sistema é igual à quantidade de calor adicionada menos o trabalho realizado.
O documento discute conceitos termodinâmicos como calor, trabalho e a Primeira Lei da Termodinâmica. Explica que calor é energia transferida devido à diferença de temperatura entre um sistema e o ambiente, e que trabalho é outra forma de transferência de energia. Também define unidades de medição de calor como Joule e caloria, e conceitos como capacidade e calor específico que relacionam a quantidade de calor à variação de temperatura de um sistema.
1) O documento introduz conceitos de calor, temperatura e termodinâmica, e como esses fenômenos ocorrem no mundo real.
2) É explicado o que é calor, temperatura, as leis da termodinâmica e como elas regem processos energéticos.
3) Vídeos e exemplos ilustram como conceitos termodinâmicos como transformações gasosas e o ciclo de Carnot se aplicam na prática.
1) O documento apresenta as respostas de um questionário sobre capacidade calorífica, incluindo cálculos para determinar a quantidade de calor absorvida por um sistema e a explicação de por que a areia aquece mais rápido que a água expostas ao sol.
2) É explicada a diferença entre propriedades intensivas e extensivas, com exemplos de cada tipo.
3) São definidas e diferenciadas as noções de capacidade térmica, calor específico e calor específico molar.
O documento descreve um livro sobre física térmica publicado pelo GREF. Contém capítulos sobre calor, fontes de calor, transformações térmicas e calor na produção. A equipe de elaboração inclui professores da USP e o livro recebeu financiamento de agências governamentais.
O documento descreve um livro sobre física térmica publicado pelo GREF. Contém capítulos sobre calor, fontes de calor, transformações térmicas e calor na produção. A equipe de elaboração inclui professores da USP e o livro recebeu financiamento de agências governamentais.
O documento discute os principais conceitos da termodinâmica, incluindo: 1) O estudo das relações entre energia térmica e mecânica em sistemas; 2) O trabalho realizado por gases sob pressão constante; 3) A energia interna de um sistema e sua relação com a temperatura; 4) As primeiras e segunda leis da termodinâmica sobre conservação e transformação de energia.
O documento discute os principais conceitos da termodinâmica, incluindo: (1) volume de controle e propriedades termodinâmicas como pressão e temperatura; (2) primeira lei da termodinâmica sobre conservação de energia; (3) segunda lei da termodinâmica sobre entropia e impossibilidade de transformar totalmente calor em trabalho.
O documento descreve a história das máquinas térmicas e como elas revolucionaram a produção de bens no século XVIII. Explica também conceitos básicos de termodinâmica como trabalho, calor e energia interna.
1) O documento apresenta um curso sobre tecnologia de cogeração de energia realizado em agosto de 2003.
2) Aborda os princípios termodinâmicos que embasam a cogeração, diferentes ciclos termodinâmicos e processos utilizados.
3) Detalha os equipamentos e sistemas de cogeração, incluindo caldeiras de recuperação de calor e equipamentos de ciclo térmico.
1) O documento discute conceitos fundamentais de termodinâmica, incluindo temperatura, calor, mudança de fase, leis da termodinâmica e máquinas térmicas.
2) É explicado que temperatura mede o grau de agitação das partículas e que calor é energia transferida devido à diferença de temperatura.
3) O conceito de calor latente é introduzido para descrever a energia necessária para mudança de estado da matéria.
Este documento resume os principais conceitos de energia da física, incluindo:
1) As principais formas de energia como cinética, potencial, elétrica e mecânica.
2) Equações que relacionam essas formas de energia.
3) Exemplos de transformações entre essas formas de energia em processos como geração de eletricidade e lançamento de confetes.
1) O documento apresenta um roteiro de estudo sobre energia e transformação de energia para alunos do 9o ano.
2) Inclui textos sobre diferentes tipos de energia e suas transformações, além de atividades como exercícios e quebra-cabeças.
3) O roteiro foi elaborado pela professora Maria Luiza Strazacapa Vieira para as semanas 14 e 15 e aborda tópicos como energia renovável, não renovável e principais formas de energia.
1) O documento é uma lição sobre energia e transformação de energia para alunos do 9o ano.
2) A lição inclui informações sobre diferentes formas de energia como cinética, potencial e térmica.
3) Os alunos devem ler o texto e responder perguntas e exercícios sobre os conceitos apresentados.
1. Processo de
Produção
Química
1º. Sem./2011
Engenharias
2. Nesta Aula Veremos ...
Balanço de Energia
1. Introdução
2. Formas de Energia
3. Balanço Macroscópico de Energia
4. Equação Geral do B.E.
5. B.E. para Sistemas Fechados Estacionários
6. B.E. para Sistemas Fechados Não-estacionários
7. B.E. para sistemas Abertos Estacionários
• Exercícios de aplicação
2
3. Balanço de Energia
Introdução
O que é
Energia ?
http://www.hiperescopio.com.br/imagens/ciente
c/energia/base.swf
4. Balanço de Energia
Introdução
Origem da palavra ENERGIA
Produção de
Capacidade de
enérgeia Energia movimento contra
gerar W ou Q
uma resistência
5. Balanço de Energia
De onde vem a energia ?
Energia é cara. Ainda não aprendemos a usar eficientemente o infinito
fornecimento de energia grátis proveniente do Sol, dos ventos e das marés; a
geração de energia nuclear é possível, mas os despejos radioativos são
perigosos, e não existem suficientes quedas de águas represas para gerar
em hidroelétricas. Isto nos deixa com a queima de combustíveis ...
Energia é
habilidade
para
realização de
certo
trabalho.
6. Balanço de Energia
Como é medida a energia ?
1J
Energia envolvida
Forma pela para erguer, de 1 m,
Unidade um corpo de
Transformação qual a energia
Medida aproximadamente
é transferida
100 grama.
Mecânica Trabalho = Fx · x Joule (J)
Aquecimento Calor Caloria (cal)
1 cal
Quantidade de calor
que aquece 1 grama de
água de 1oC.
7. Balanço de Energia
Sistema de Unidades
sistema Comp tempo massa Força Temp. Energia
S.I. m seg kg Newton K, oC Joule
S.A. pé (ft) seg, h lbm lbf R, oF BTU
S.Ing. pé (ft) seg slug lb-peso R, oF BTU (*)
(*) BTU – British Thermal Unit hp.h – ex.: ar condicionado
8. Balanço de Energia
Unidade Energia e Potência
Unidade - Energia Símbolo Equivalência
Joule J = 1 N.m
Caloria (termoquímica) c = 4,180 J
Caloria alimentar C = 4.180 J
British Thermal Unit BTU = 1055,06 J
Quilo-watt-hora kWh = 3,6 MJ
Horse Power - hora hph = 2,6845 x 106 J
Unidade - Potencia Símbolo Equivalência
watt W = 1 J/s
Quilo watt kW = 1.000 W
horse power hp = 745,7 W
cavalo vapor cv = 735,5 W
cavalo vapor cv = 0,9863 hp
13. Balanço de Energia
Usina Termelétrica
Uma usina termelétrica
operando em ciclo combinado:
gera energia elétrica, através
de um processo que combina a
operação de uma turbina à gás
(movida pela queima de gás
natural) ou óleo diesel,
diretamente acoplada a um
gerador.
Os gases de escape da turbina
à gás, devido à temperatura,
promovem a transformação da
água em vapor para o
acionamento de uma turbina a
vapor, nas mesmas condições
de operação de uma
termelétrica convencional.
13
14. Gases que agravam o
Balanço de Energia
Efeito Estufa: CO2, CO, Chuva ácida
NOx e HCs
• SO2 + H2O
2 H+ + SO42-
Formação do Smog
• NO2 + H2O
fotoquímico e aumento do H+ + NO3-
ozônio atmosférico:
• Os íons H+
• NOx + HCs + O2 + (UV)
aumentam a
.. O3 (perigoso) acidez das
chuvas
14
15. Balanço de Energia
Poder Calorífico
Combustível PC superior
(Kcal/kg)
Hidrogênio – H2 34.000
O Poder Calorífico é GLP 12.000
a quantidade de calor
produzida na Gasolina 11.200
combustão de uma Querosene 11.100
unidade de massa ou Óleo Diesel 10.880
volume de Óleo Combustível Pesado 10.410
combustível
Carvão mineral 6.800
Álcool etílico 6.500
Gás natural 4.300
Lenha (20% umidade) 2.500 – 3.000
16. Balanço de Energia
Poder calorífico
Poder Calorífico Superior : É a quantidade de calor
produzida por 1 kg de combustível, quando este entra
em combustão, em excesso de ar, e os gases da
descarga são resfriados de modo que o vapor de água
neles seja condensado.
Poder Calorífico Inferior : É a quantidade de
calor que pode produzir 1kg de combustível,
quando este entra em combustão com excesso
de ar, e os gases de descarga são resfriados até
o ponto de ebulição (ou condensação) da água,
evitando assim que a água contida na
combustão seja condensada.
17. Balanço de Energia
Meio Ambiente
1. A poluição térmica é inevitável ?
2. Qual a fonte mais econômica de combustível ?
3. O que pode ser feito com o calor excedente ?
4. Qual a quantidade de vapor d’água, e a que T e P é
necessária para fornecer calor a um processo ?
A resposta para essas perguntas passam pelo entendimento
sobre a transferência de energia por processos naturais ou
por máquinas.
17
18. Balanço de Energia
Engenharia de Processo
1. Quanta potência (energia/tempo) é necessária para
bombear 1.250 m3/h de água desde um tanque de
armazenamento até uma unidade de processo?
2. Quanta energia é necessária para converter 2.000 kg de
água a 30º C em vapor a 180º C ?
3. Uma reação altamente exotérmica A B acontece em um
reator contínuo. Se uma conversão de 75% de A é atingida,
com que taxa a energia deve ser transferida ao reator para
manter o conteúdo a temperatura constante?
4. Quantos kg de óleo combustível deve ser queimado por
dia para produzir energia suficiente para gerar vapor que
movimentem as turbinas e produza a quantidade de
eletricidade necessária abastecer uma cidade com 500.000
habitantes ? 18
20. Balanço de Energia
Industria Química
1. Todos os processos industriais estão associados a
alterações energéticas sob as mais variadas formas
2. Processo com reação química: (endotérmico e
exotérmico)
3. Processo de combustão : energia interna do combustível
é utilizada para geração de calor (fornos, caldeiras), ou
para produção de trabalho (motores e turbinas)
4. Bombas e Compressores: fornece-se trabalho para
acelerar ou comprimir fluidos
5. Trocadores de Calor: transfere-se calor de um fluido
quente para um fluido frio.
20
21. Balanço de Massa
Esquema Básico
Uso Final
• Calor de processo Perdas
• Força Motriz
• Iluminação, etc
Energia Final Energia Útil
Eficiência na
E.F = E.U + Perdas Eff [i,j] = E.U [i,j] / E.F [i,j]
conversão
• do energético Lei da Conservação
i = energético
j = uso final
• do uso final 1a Lei Termodinâmica
21
22. Balanço de Energia
Conceitos Básicos
1. Propriedade extensiva: É proporcional a massa do material, ex.
massa, n. mols, volume, vazão mássica, molar, volumétrica, Ec,
Ep e Energia Interna.
2. Propriedade intensiva: É independente da quantidade de
matéria, ex. T, P, densidade
3. Propriedade específica: é quantidade intensiva, obtida pela
divisão de uma prop. ext. por uma quantidade total de um
material de processo, ex. Volume = 200 cm3 e Massa = 200g,
volume específico = 1 cm3/g
22
23. Balanço de Energia
Conceitos Básicos
1. Sistema Adiabático: É aquele que não realiza troca de calor com
suas vizinhanças durante o processo. É um sistema termicamente
isolado.
2. Sistema Isotérmico: Nesse sistema a temperatura se mantém
invariante durante o processo.
3. Sistema Isobárico: É aquele que durante o processo a pressão
se mantém constante
4. Sistema Isocórico: É aquele que durante o processo tem o
volume constante.
23
24. Balanço de Energia
Conceitos Básicos
1. Variável de Estado: É qualquer variável (ou função) cujo valor
depende somente do estado do sistema. Um exemplo de função
de estado é a energia interna, entalpia (H) – lei de Hess
2. Variável de Caminho (função de caminho): É aquela variável
(ou função) cujo valor depende de como o processo ocorre.
Trabalho e Calor são exemplos de função de caminho.
2 2
1 1
24
25. Balanço de Energia
Conceitos Básicos
1. 1º. Princípio da Termodinâmica: O uso da energia implica em
transformá-la de uma forma para outra... porém a energia, não é
criada nem destruída.
2. 2ª. Princípio da Termodinâmica: A energia total do Universo não
muda, mas a parcela disponível para realização de trabalho,
torna-se cada vez menor. Na maioria das transformações parte
da energia é convertida em calor (dissipa facilmente)
Energia total antes Energia total após
da explosão = a explosão
25
26. Balanço de Energia
Formas de Energia
1. Energia Cinética (Ec): É a energia associada à velocidade de
um material ou sistema em relação à vizinhança. No S.I. a
energia cinética é calculada como: Ec = ½ m.v2
DI = 3,0 cm
Q = 1 l /s
Água é bombeada de um tanque para uma tubulação de 3,0 cm de
diâmetro interno a uma vazão de 1 litro/s . Qual é a energia cinética
especifica da água ... Q = v. A A = pi.(D/2)2 d =1
água
26
27. Balanço de Energia
Formas de Energia
2. Energia Potencial (Ep): É a energia relacionada com o trabalho
exercido sobre a massa de um sistema para deslocá-lo, com
relação a uma superfície de referência, num campo gravitacional
ou eletromagnético, é calculada como: Ep = m.g.h
300 m
40 m
Água é bombeada de um tanque para outro distante 300 m. O nível de
água no 2º. tanque esta 40 m acima do nível de água do 1º. Qual é o
aumento na Ep especifica da água em J/kg ...
27
28. Balanço de Energia
Formas de Energia
3. Energia Interna (U): Toda energia possuída por um sistema
além das Ec e Ep, tal como a energia devida ao movimento
das moléculas em relação ao centro de massa do sistema,
ao movimento rotacional, vibracional e às interações
eletromagnéticas das moléculas, e ao movimento e às
interações dos constituintes atômicos e subatômicos das
moléculas
Entalpia (H): É a função de estado resultado da
combinação de U + P.V, ou seja: H = U + P.V
28
29. Balanço de Energia
Formas de Energia
4. Trabalho (W): É a energia que flui como resposta a uma força motriz (ex.:
torque, voltagem, etc) que não seja pela diferença de temperatura entre
um sistema e suas vizinhanças. Quando as vizinhanças executam trabalho
sobre o sistema, diz-se que o trabalho é positivo. Caso contrário, se o
sistema executar trabalho sobre suas vizinhanças diz-se que o trabalho é
negativo.
• VIZINHANÇAS
• SISTEMA
FECHADO
W>O W<O
• O trabalho pode ser: mecânico, elétrico, de eixo ou de escoamento.
• O trabalho mecânico, que é o mais conhecido, tem unidades de força
x distância, e é representado matematicamente por: 29
30. Balanço de Energia
Formas de Energia
5. Calor (Q): energia que flui como resultado de uma diferença de
temperatura (potencial térmico) entre o sistema e suas
vizinhanças.
Onde:
• Q = taxa de transferência
• VIZINHANÇAS
de calor
• C = coeficiente empírico
obtido a partir de dados
• SISTEMA experimentais, de acordo
com o equipamento
utilizado
Q>O Q<O • A = área disponível para
transferência de calor
• T2 – T1 = diferença de
temperatura (∆T)
• Taxa de transferência de calor: Q = C.A.(T2 – T1), onde...
30
31. Balanço de Energia
Balanço Macroscópico
É uma aplicação do conceito de Conservação de Energia e considera
que a variação de energia dentro do sistema é igual à troca líquida de
calor e trabalho com as vizinhanças, somada com a energia líquida
transportada pelo escoamento de massa para o sistema
Sistema
WeQ WeQ
E
E=Q+W
E = Ec + Ep + U
Nota: Os termos “calor” e “trabalho” se referem apenas à energia que esta sendo
transferida; você pode falar de calor e trabalho adicionado ou liberado pelo sistema,
mas NUNCA falar do calor ou do trabalho possuído ou contido em um sistema. 31
32. Balanço de Energia
Equação Geral
Transfer Transfer
Acúmulo ência de ência de Geração Consumo
de energia energia de de
energia para o do energia energia
dentro = sistema - sistema + dentro - dentro
do através através do do
sistema da da sistema sistema
fronteira fronteira
0 0
Sem Reação Química
ACÚMULO = ENTRADA – SAÍDA
E = Q + W W, Q > 0 – transf. da vizinhança sistema
W, Q < 0 – transf. do sistema vizinhança
32
33. Balanço de Energia
Simplificações
O Balanço Energia pode ser aplicado a:
1. sem reação química,
2. sistemas abertos ou fechados,
3. em regime estacionário (permanente)
ou não estacionário (transiente),
4. sistema de 1 ou + componente.
33
34. Balanço de Energia
Fechado Estacionário
Transfer Transfer
Acúmulo ência de ência de Geração Consumo
de energia energia de de
energia para o do energia energia
dentro = sistema - sistema + dentro - dentro
do através através do do
sistema da da sistema sistema
fronteira fronteira
0 0 0
ACÚMULO = ENTRADA – SAÍDA Sem Reação Química
ENTRADA = SAÍDA
W, Q > 0 – transf. da vizinhança sistema
0=Q+W
W, Q < 0 – transf. do sistema vizinhança
34
35. Balanço de Energia
Fechado Estacionário
• O acúmulo de massa e energia no sistema é zero, uma vez
que ele é estacionário ∆E= 0
• Assim Q e W são constantes tanto para dentro como para
fora do sistema. Aplicando isso na equação geral temos que:
∆E= Q + W, como ∆E= 0 Q + W= 0 W= -Q
• Isto implica dizer que todo o W realizado sobre este tipo de
sistema é transferido para fora como Q.
• O contrário é verdadeiro ?
• Resp.: O calor absorvido por esse sistema não é igual ao
trabalho realizado por ele, já que esse calor é o calor total,
formado pelo calor absorvido e pelo calor perdido.
36. Balanço de Energia
Fechado Não Estacionário
Transfer Transfer
Acúmulo ência de ência de Geração Consumo
de energia energia de de
energia para o do energia energia
dentro = sistema - sistema + dentro - dentro
do através através do do
sistema da da sistema sistema
fronteira fronteira
0 0
Sem Reação Química
ACÚMULO = ENTRADA – SAÍDA
E = Q + W W, Q > 0 – transf. da vizinhança sistema
W, Q < 0 – transf. do sistema vizinhança
36
37. Balanço de Energia
Fechado Não Estacionário
• não ocorre entrada ou saída de massa no sistema (sistema
fechado).
• o estado de material varia com o tempo (sistema não-
estacionário)
∆U + ∆Ec + ∆Ep = ∆E = Q + W
0 0
Para a grande maioria dos sistemas fechados os valores de ∆Ec
e ∆Ep são muito pequenos ou nulos. Assim teremos:
E= U=Q+W
38. Balanço de Energia
Aberto Estacionário
Transfer Transfer
Acúmulo ência de ência de Geração Consumo
de energia energia de de
energia para o do energia energia
dentro = sistema - sistema + dentro - dentro
do através através do do
sistema da da sistema sistema
fronteira fronteira
0 0 0
Vazões Sem Reação Química
de Vazões
entrada Sistema de
saída
aberto
E=Q+W
ACÚMULO = ENTRADA – SAÍDA We – trabalho no eixo
ENTRADA = SAÍDA Wf – trabalho de fluxo 38
39. Balanço de Energia
Aberto Estacionário
• São os mais comuns nos processos da industria química
• O acúmulo de massa e energia no sistema é zero, uma vez
que ele é estacionário: ENTRA = SAI (∆E = 0)
• O que ENTRA = taxa total de transporte Ec, Ep e U + taxa de
transferência de Q e W
• O que SAI = taxa total de transporte de Ec, Ep e U + taxa de
transferência de Q e W.
• Se Ej é a taxa total de energia transportada pelas correntes j de
entrada e saída, temos:
• Ej (entrada) - Ej (saída) = Q + W
• Se mj, Ecj, Epj, Uj - correntes “j” do processo
• Ej = Uj + Eci + Epj, como Ec = ½ m.v2 e Ep = m.g.h
• Ej = mj . [ (Uj + v2j)/2 + ghj ]
40. Balanço de Energia
Aberto Estacionário
• Por outro lado sabemos que: Wf = Pj.Vj (entra) + Pj.Vj (sai)
• We = trabalho de eixo (feito no fluido: bombas, rotor)
• Wf = trabalho de fluxo (feito no fluido: entrada – saída)
• Então: W = We + Wf = We + mj.Pj.Vj (entra) - mj.Pj.Vj (sai)
• A eq. do balanço de energia torna-se:
• mj(saída) [Hj + v2j/2 + ghj] - mj (entra) [Hj + v2j/2 + ghj] = Q + We
• Utilizando ∆, temos:
• ∆H = mj.Hj (saída) - mj.Hj (entrada)
• ∆Ec = mj. v2j/2 (saída) - mj. v2j/2 (entrada)
• ∆Ep = mj.hj.g (saída) - mj.hj.g (entrada)
• Temos: ∆H + ∆Ec + ∆Ep = Q + We
• ∆H = H.[ mj (saída) - mj (entrada)]
• Como balanço total de massa = mj (saída) = mj (entrada), então
• ∆H = 0 (sistema estacionário)
42. Balanço de Energia
Passo-a-Passo
Balanço de energia - Técnica:
1. Conhecer completamente do processo considerado;
2. Identificar se o sistema é aberto ou fechado e se o estado é
permanente ou não permanente.
3. Esquematizar um fluxograma simplificado
4. Aplicar as simplificações pertinentes à Eq. Geral do B.E.
5. Se sistema aberto, indicar dados para determinação da
entalpia especifica (pressões, temperaturas, estado
agregação) de cada corrente.
6. Escolher um base de cálculo apropriada ao caso;
7. Selecionar o sistema onde ocorre o processo ou a operação;
8. Realizar o balanço através de equações que traduzam o
problema e obter um valor numérico para o caso em análise.
42
43. Exercício de Aplicação 1
Aplicação – Cálculo da potencia necessária para bombear água em
um sistema aberto em estado estacionário: Água é bombeada de um
poço cujo nível é constante, estando 20 m abaixo do nível do solo. A
água é descarregada a uma vazão de 0,5 m³/s em um tubo horizontal
que se encontra 5 m acima do solo. Admita que a taxa de transferência
de calor da água é desprezível durante o escoamento. Calcule a
potência elétrica requerida pela bomba, sabendo que sua eficiência de
conversão de energia elétrica em mecânica é de 100%. Despreza o atrito
nos tubos e na bomba.
Passo-a-Passo
• 1º. Fazer um fluxograma e analisar o desenho
• 2º. Sistema aberto em regime não permanente sem reação
química
• 3º. Eq. Geral : ∆E = Q + W
• 4º. Balanço de energia – Equações
43
44. Resolução 1
• Sistema aberto em regime permanente:
• ∆E = ( ∆U + ∆Ec +∆Ep) = Q + W
• Simplificações:
• Processo adiabático Q = 0
• ∆Ec = 0 (o sistema esta parado, não há movimento translacional)
• ∆U = 0 (não há mudança de estado físico)
• ∆E = Q + W W = ∆Ep
Vazão = 0,50 m3/s
h2 = 5 m
Dados do problema:
h1 = 20 m
h2 = 5 m
Vazão volumétrica = 0,50 m3/s
h1 = 20 m
44
45. Resolução 1
• W = ∆Ep = mg.( h(saída) – h(entrada) )
• Base de cálculo 1 segundo
• Para calcularmos a vazão mássica de escoamento:
• Vazão = Área x velocidade, V. mássica = V.volum. x densidade
• vazão mássica = 0,50 m3/s . 1,0 kg/m3 = 0,5 kg/s
• Como: W = Ep saída – Ep entrada
• W = ∆Ep = mg.( h(saída) – h(entrada))
• W = 0,5 kg/s . 10 m/s2 . (25 - 0) m
• W = 125 J e Potencia = 125 J/s
• Como 1 HP = 745,7 J/s, temos que 125 J/s = 0,167 HP
• Uma bomba de ¼ HP resolve (0,25 HP)
45
46. Exercício de Aplicação 2
Aplicação – Balanço de Energia em uma Turbina (sistema aberto em
estado estacionário): 500 kg/h de vapor movimentam uma turbina. O
vapor entra na turbina a 44 atm e 450o C com uma velocidade linear de
60 m/s, e sai por um ponto 5 m abaixo da entrada, à pressão atm e a
velocidade de 360 m/s. A turbina fornece trabalho no eixo com uma taxa
de 70 kW, e a perda de calor na turbina é estimada em 104 kcal/h.
Calcule a variação na entalpia específica associada com o processo.
Passo-a-Passo
• 1º. Fazer um fluxograma e analisar o desenho
• 2º. Sistema aberto em regime não permanente sem reação
química
• 3º. Eq. Geral : ∆E = Q + W
• 4º. Converter kg/h kg/s, logo 500 kg/h/3600 s/h) = 0,139 kg/s
46
47. Resolução 2
• Balanço de energia – Equações
• Sistema aberto em estado estacionário (regime permanente):
• ∆E =( ∆U + ∆Ec +∆Ep) = Q + W
• Q = - 104 kcal/h
• We = - 70 kW
• Como ∆U = ∆H (há mudança de estado P, V e T)
• ∆H = Q + We - ∆Ec - ∆Ep
500 kg/h
44 atm, 450o C 5 metros
60 m/s 500 kg/h
1 atm
360 m/s
Q = -104 kcal/h W = - 70 kW
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49. Onde Estudar a Aula de Hoje
• Princípios Elementares dos Processos
Químicos – Autor: Richard M. Felder (LTC) – cap.
7 a 8 (Balanços de Energia sem reação)
• XEROX - Estequiometria Industrial – Autor:
Reynaldo Gomide (Cap. III – Balanços de
Energia) – (pg. 77 a 129)
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