termodinâmica - lafrural.files.wordpress.com · 14 transferências de energia sob a forma de calor...
TRANSCRIPT
1
TermodinâmicaFísica e Química 09/10 | Módulo F5
Milene Ferreira
2• Fonte: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8a/Triple_expansion_engine_animation.gif;
• http://www.egr.msu.edu/classes/me201/zhuangm/index_files/image002.jpg
Termodinâmica
Therme (calor) + dynamics (potência)
Ciência que estuda as leis que
regem as transformações de
energia térmica noutras formas de
energia
3• Fonte: http://www.gnurf.net/v3/wp-content/uploads/2008/05/034-heat-wave.png ; http://logos.simpleplants.com/Weather-
Seasons/thumbs/Weather-Seasons-Thermometer_1.gif; http://www.karpathian.com/images/clipart/fridge.gif;
http://images.clipartof.com/small/40946-Clipart-Illustration-Of-A-Grumpy-Melting-Ice-Cream-Cone-Character.jpg;
http://www.clipartguide.com/_pages/0060-0808-1415-5457.html
Termodinâmica
Qual a diferença entre calor e temperatura?
Como funciona um frigorífico?
Por que derrete um gelado?
Que transformações se dão no
motor de um carro, enquanto anda?
Por que motivo, no Verão, a areia
da praia escalda e a água não?
4
Sistemas Termodinâmicos
Sistema
termodinâmico
Fronteira
Vizinhança
• Fonte: http://www.metrokitchen.com/images/uploads/ca-259-03.jpg; http://i.s8.com.br/images/sport/cover/img5/1723875.jpg;
http://files.nireblog.com/blogs4/shinestar/files/gato-chartreux.jpg
5
Sistemas Termodinâmicos
• Fonte: http://www.gluon.com.br/fq/imagens.htm; http://www.aulas-fisica-quimica.com/energia_conceito.html;
6
Sistemas Termodinâmicos
• Fonte: http://www.aulas-fisica-quimica.com/energia_conceito.html;
7
Sistemas Termodinâmicos
• Fonte: AIRES SILVA, João, AMARO, Ana e NEVES, Ana Maria (2009). F5 – Termodinâmica. Física – Módulos F1 a F6 / Física e
Química – Ensino Profissional | Nível 3. Porto: Areal Editores;
8
Sadi Carnot
1796 - 1832
James Joule
1818 - 1889
Rudolf Clausius
1822 - 1888
Wiliam Thomson
Lord Kelvin
1824 - 1907
Emile Claupeyron
1799 - 1864
Alguns ilustres pesquisadores
que construiram a termodinâmica
Um pouco de história…
9
Máquina a vapor
Um pouco de história…
10
Ocorre quando pelo menos uma
variável de estado do sistema varia
Modo como se realiza uma mudança de estado
Variáveis de estado
Variável de estado, grandeza de estado ou propriedade de
estado são grandezas físicas que têm um valor bem
definido para cada estado termodinâmico
As variáveis de estado são:
TemperaturaPressão
VolumeEnergia interna
Massa
11
Temperatura
• A temperatura de um corpo é a medida da
energia cinética média das partículas
Aumento da temperatura
• A energia cinética (de vibração, rotação e/ou translação) das
partículas do sistema, cujo valor médio está relacionado com a
temperatura do sistema;
• A energia potencial, que está associada com as interacções entre
as partículas e com as ligações existentes.
12
Energia internaA energia interna (microscópica) de um sistema tem duas componentes:
A energia interna de um sistema é, assim, o
somatório das energias cinéticas e das energias
potenciais de todos os corpúsculos que o
constituem, dependendo, por isso:
• da temperatura a que o sistema se encontra;
• da massa do sistema.
• A transferência de energia entre dois sistemas pode ocorrer por três
processos:
– Trabalho (energia transferida por acção de forças que a vizinhança exerce sobre
o sistema)
– Radiação (energia transferida através da propagação da luz)
– Calor (energia transferida entre sistemas a temperaturas diferentes, quando
postos em contacto entre si)
13
Transferências de energia
14
Transferências de energia sob a forma
de calor
Em que condições ocorrem?
• Quando dois corpos a temperaturas
diferentes se encontram em contacto,
vai ocorrer transferência de energia sob
a forma de calor, do corpo que se
encontra a maior temperatura para o
corpo que se encontra a menor
temperatura, até que se estabeleça o
equilíbrio térmico.
• Durante uma mudança de estado
físico, também ocorre transferência de
energia sob a forma de calor entre o
sistema e a vizinhança.
15
Calor (Q) Energia transferida entre sistemas (uma fonte e um
receptor) a temperaturas diferentes, provocando uma
variação da energia interna do sistema.
• NOTA: o calor é “energia em trânsito”. Não é uma propriedade do sistema, como a
temperatura ou a energia interna.
16
Mecanismos de transferência de energia
sob a forma de calor
Condução Convecção
17
Mecanismos de transferência de energia
sob a forma de calor
18
Mecanismos de transferência de energia
sob a forma de calor
Condução Convecção
19
Mecanismos de transferência de energia
sob a forma de calor
20
Mecanismos de transferência de energia
sob a forma de calor
21
Mecanismos de transferência de energia
sob a forma de calor
Correntes marítimas de convecção.
22
Condutibilidade térmica
23
Capacidade térmica mássica
24
1ª Lei da Termodinâmica
ΔU = U2 – U1
Variação Energia
Interna
W > 0 → energia que sai do sistema
W < 0 → energia que entra no sistema
Q > 0 → calor que entra no sistema
Q < 0 → calor que sai do sistema
1a Lei
Q = W + ΔU
Sistema Fechado
A energia total do Universo, com ou sem
transformações, permanece constante.
25
2ª Lei da Termodinâmica
A entropia (desordem) do Universo aumenta em todos os
processos naturais.
Quando um corpo recebe calor a
sua entropia aumenta.
∆S = QT 0
Aumenta a EC e/ou a
agitação molecular
Aumenta a “desordem”
A entropia é a medida da desordem
ΔS = Q/T < 0 → a “desordem” diminui.
26
Máquinas térmicas
1002
12
T
TT
1001
QW
27
Máquinas frigoríficas