PPT - Termodinâmica

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Termodinâmica

Física e Química 09/10 | Módulo F5

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• 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

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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

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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;

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5 Sistemas Termodinâmicos

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6 Sistemas Termodinâmicos

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7 Sistemas Termodinâmicos

• Fonte: AIRES SILVA, João, AMARO, Ana e NEVES, Ana Maria (2009). F5 – Termodinâmica. Física – Módulos F1 a F6 / Física e

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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

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9 Máquina a vapor

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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:

Temperatura

Pressão

Volume

Energia interna

Massa

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11 Temperatura

• A temperatura de um corpo é a medida da

energia cinética média das partículas

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• 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 interna

A 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.

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• 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

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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.

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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.

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16 Mecanismos de transferência de energia

sob a forma de calor

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17 Mecanismos de transferência de energia

sob a forma de calor

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18 Mecanismos de transferência de energia

sob a forma de calor

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19 Mecanismos de transferência de energia

sob a forma de calor

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20 Mecanismos de transferência de energia

sob a forma de calor

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21 Mecanismos de transferência de energia

sob a forma de calor

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24 1ª Lei da Termodinâmica

ΔU = U

2 – U

1 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

1 a

_Lei

Q = W +

ΔU

Sistema Fechado

A energia total do Universo, com ou sem

transformações, permanece constante.

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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 = QT 

0 Aumenta a EC e/ou a

agitação molecular

Aumenta a “desordem”

A entropia é a medida da desordem

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26 Máquinas térmicas

100

2

1

2 





T



100

1 



Q

W



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