Aula 07_Energia Trabalho Calor
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A ULA 7Energia
Trabalho e Calor
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Trabalho → Força F agindo através de um deslocamento x , sendo estedeslocamento na direção da força:
∫ ⋅=
2
1
dxF W
Ponto de vista da Termodinâmica:Um sistema realiza trabalho se o único efeito sobre o meio puder ser olevantamento de um peso.
F x
•Levantamento de peso:•Força que age através de uma distância
•
Não é possível dizer que:•O peso foi realmente levantado;•Força agiu realmente através de uma distanciadada.
•O único efeito externo ao sistema poderia ser o
levantamento de peso
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Trabalho Realizado Devido ao Movimento de Fronteira de um Sistema
Compressível Simples Num Processo Quase-Estático.
dV dL A
dL A pW
=⋅
⋅⋅=δ
dV pW
Então
⋅=δ
:
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∫ ∫ −=⋅=2
1
2
1
21W dV pW δ
dV pW ⋅=δ
Trabalho Realizado Devido ao Movimento de Fronteira de um Sistema
Compressível Simples Num Processo Quase-Estático.
m
W w
dt
W W == ,
δ
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dV → diferencial exata de uma função de ponto;
• Para um dado ponto de um diagrama, o estado está fixado e,assim, só
existe um valor definido para cada propriedade correspondente a esse
ponto.
•
A variação do volume depende somente dos estados inicial e final.δ W → diferencial inexata de uma função de linha;
•O trabalho realizado num processo quase-estático entre dois estados
depende do caminho percorrido.
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( )
1
211
2
1
2
1
11
2211
1122
2
1
1
111
1
22211
12
2
1
2
1
2
1
2211
2211
ln
1
11
V
V V p
V
dV V pdV p
V pV pconstanteV p1nPara
n
V pV pdV p
nV V pV V pV V
nconstante
1n-V constante
V
dV constantedV p
V
V p
V
V p
p
V pV pV p
constanteV poPolitrópicProcesso
nnnn
nn
1n-
n
n
n
n
n
nnn
n
⋅⋅=⋅⋅=⋅
⋅=⋅==⋅=→
−
⋅−⋅=⋅
− ⋅⋅−⋅⋅=−⋅−=
+⋅=
=⋅=⋅
⋅
=
⋅
=
⋅=⋅=⋅
=⋅→
∫∫
∫
∫∫
−−
−−
+
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Processo Reversível: Expansão Lenta Mantendo a Temperatura Constante
Admita que a pressão exterior varia
muito lentamente de P1 para P2, de
modo que a pressão interior ésempre igual à exterior (processo
infinitamente lento)
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Processo Reversível: Expansão Lenta Mantendo a Temperatura Constante
Admita que a pressão exterior varia
muito lentamente de P1 para P2, de
modo que a pressão interior ésempre igual à exterior (processo
infinitamente lento)
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Processo Reversível: Expansão Lenta Mantendo a Temperatura Constante
Admita que a pressão exterior varia
muito lentamente de P1 para P2, de
modo que a pressão interior ésempre igual à exterior (processo
infinitamente lento)
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Processo Reversível: Expansão Lenta Mantendo a Temperatura Constante
Admita que a pressão exterior varia
muito lentamente de P1 para P2, de
modo que a pressão interior ésempre igual à exterior (processo
infinitamente lento)
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Processo Reversível: Expansão Lenta Mantendo a Temperatura Constante
Admita que a pressão exterior varia
muito lentamente de P1 para P2, de
modo que a pressão interior ésempre igual à exterior (processo
infinitamente lento)
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Processo Reversível: Expansão Lenta Mantendo a Temperatura Constante
O trabalho realizado pelo gás pode
ser calculado a partir da área
definida pela curva P-V.
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O trabalho realizado num processo quase-estático entre dois estados depende
do caminho percorrido.
Num processo cíclico, o trabalho é dado
pela área no interior da curva que
representa o ciclo em coordenadas ( p,V);• Área do retângulo ABCD, por exemplo.
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Calor é uma forma de energia transferida através da fronteira de umsistema numa dada temperatura, a um outro sistema numa temperaturainferior, em virtude da diferença de temperatura entre dois sistemas.
•Um corpo nunca contém calor;•Calor só pode ser identificado quando atravessa a fronteira;
•Calor é um fenômeno transitório;•No Equilíbrio Termodinâmico:
•Sistemas com a mesma temperatura e não há troca de calor;•Nenhum sistema contém calor no fim do processo.
•Conclusão: Calor é identificado na fronteira do sistema, pois é definido
como sendo a energia transferida através da fronteira do sistema.
∫ −=δ2
1
21QQ
m
Qq ,
dt
QQ =
δ=
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•δ Q → diferencial inexata de uma função de linha;
• A quantidade de calor transferida para um sistema que sofre uma
mudança do estado 1 para o estado 2 depende do caminho que o sistema
percorre durante o processo
COMPARAÇÃO C ALOR-TRABALHO
• Calor e trabalho são fenômenos transitórios. Sistemas nunca possuem calorou trabalho. Quando um deles, ou os dois, atravessam fronteira → mudançade estado
• São fenômenos de fronteira
• São funções de linha
•δ W → diferencial inexata de uma função de linha;
•O trabalho realizado num processo quase-estático entre dois estados
depende do caminho percorrido.