Profª Drª Marivone Nunho Sousa -...
Transcript of Profª Drª Marivone Nunho Sousa -...
![Page 1: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/1.jpg)
Profª Drª Marivone Nunho Sousa
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA - EEL
![Page 2: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/2.jpg)
![Page 3: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/3.jpg)
Sadi Carnot1796 - 1832
Wiliam ThomsonLord Kelvin1824 - 1907
Emile Clapeyron1799 - 1864
James Joule1818 - 1889
Rudolf Clausius1822 - 1888
ALGUNS ILUSTRES PESQUISADORES QUE CONSTRUÍRAM A TERMODINÂMICA
![Page 4: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/4.jpg)
![Page 5: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/6.jpg)
![Page 7: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/7.jpg)
![Page 8: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/9.jpg)
![Page 10: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/12.jpg)
“Energia usada p/fazer c/que um
objeto se mova”
![Page 13: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/13.jpg)
![Page 14: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/14.jpg)
“Energia usada p/fazer c/que a temperatura de um objeto aumente”
![Page 15: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/17.jpg)
Função de estado:
depende do estado no qual osistema está, não do modo quechegou
U = Ufinal - Uinicial
![Page 18: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/19.jpg)
Transformação
P1
V1
T1
U1
P2
V2
T2
U2
Estado 1 Estado 2TRANSFORMAÇÃO
Variáveis de Estado Variáveis de Estado
Estado 1
![Page 20: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/20.jpg)
Processos Durante a transformação
Isotérmico Temperatura CONSTANTE
Isobárico Pressão CONSTANTE
Isovolumétrico volume CONSTANTE
Adiabático Q = 0 (NÃO HÁ TROCA DE CALOR)
“Caminho” descrito pelo sistema na transformação .
PROCESSOS
P1
V1
T1
U1
P2
V2
T2
U2
![Page 21: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/21.jpg)
sistema wFornece energia
w > 0
sistema wRetira energia
w < 0
sistema qRecebe calor
q > 0
sistema qLibera calor
q < 0
CONVENÇÃO DE SINAIS EM TERMODINÂMICA
![Page 22: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/22.jpg)
Lei da conservação da energia: a energia em um sistema pode manifestar-sesob diferentes formas como calor e trabalho.
•A energia pode ser interconvertida de uma forma para outra, mas aquantidade total de energia do universo, isto é, sistema mais meio externo,conserva-se.
A ENERGIA INTERNA DE UM SISTEMA ISOLADO É CONSTANTE
Variação na energia interna do sistema
Calor trocado
pelo sistema
Trabalho realizado pelo
sistema
WQU
O PRIMEIRO PRINCÍPIO DA TERMODINÂMICA
![Page 23: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/23.jpg)
![Page 24: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/24.jpg)
1 2
I
II
III
•Função de estado: É aquela propriedade que em uma transformação que leva umsistema de (1) para (2) por vários caminhos depende apenas da condição final e inicial(U, P, V e T).
•O calor e o trabalho depende do caminho, mas a relação entre eles não depende.
QI QII QIII
WI WII WIII
QI - WI = QII - WII = QIII - WIII
•Quando a transformação for cíclica
U =0 porque U1 = U2
Q = W
![Page 25: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/25.jpg)
+
+
![Page 26: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/26.jpg)
Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que o volume inicial éde 2 L e a pressão inicial é de 8 atm. Considere que o pistão está subindo (istoé o sistema está expandindo) até um volume de 5,5 L, contra uma pressãoexterna constante de 1,75 atm. Também considere uma temperaturaconstante durante o processo.
a) Calcule o trabalho para o processo;
b) Calcule a pressão final do gás.
![Page 27: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/27.jpg)
![Page 28: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/28.jpg)
Um gás na câmara de um pistão, mantido em banho à temperatura constante
de 25°C, expande de 25 mL para 75 mL, muito, muito lentamente. Se há
0,00100 mol de gás na câmara, calcule o trabalho realizado pelo sistema.
![Page 29: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/29.jpg)
U = qv
![Page 30: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/30.jpg)
Calor fornecido ao sistema leva a um aumento da temperatura
podendo ser medido por um calorímetro.
atemperaturdeaumento
fornecidocalorcaloríficacapacidade
T
qc
cs = capacidade calorífica específica (cs = C/m);
cm = capacidade calorífica molar (cm = C/n).
JK-1mol-1 E JK-1g-1
calºC-1mol-1 E calºC-1g-1
CALOR
![Page 31: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/31.jpg)
![Page 32: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/32.jpg)
![Page 33: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/33.jpg)
![Page 34: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/34.jpg)
ΔU = Q - W
![Page 35: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/35.jpg)
Entalpia : calor fornecido para fazerum trabalho de expansão a P = cte
![Page 36: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/36.jpg)
![Page 37: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/37.jpg)
![Page 38: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/38.jpg)
![Page 39: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/39.jpg)
![Page 40: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/40.jpg)
![Page 41: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/41.jpg)
![Page 42: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/42.jpg)
Movimento rápido do êmbolo Q = 0
O processo ocorre tão rapidamente que o sistema não troca
calor com o exterior.
WÁrea sob o gráfico
![Page 43: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/43.jpg)
![Page 44: Profª Drª Marivone Nunho Sousa - sistemas.eel.usp.brsistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Aula 1 - A... · Considere um gás ideal em uma câmara de pistão, em que](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022021910/5c02b8f109d3f2c12d8b8389/html5/thumbnails/44.jpg)