Termodinâmica – O que significa?

• No início, ocupou-se do estudo dos processos que permitiam converter calor em trabalho, ou seja, energia termica em energia mecânica.

calor força,movimento

TERMODINÂMICA

Mas que diabos é calor e trabalho

Quando dois corpos com temperaturas diferentes são postos em contato, ocorre transferência de energia térmica do corpo de maior temperatura para o corpo de menos temperatura e está energia térmica que se transfere é dada o nome de calor

Processos de transferência de calor

condução

convecção

Irradiação

Já tralho é a energia em transito entre dois corpos devido a ação de uma força.

Estudo dos gasesOs gases são de extrema importância para termodinâmica pois possuem algumas propriedades interessantes como sua compressibilidade e sua expansibilidade.Que para termodinâmica facilita a compreensão de alguns conceitos.O estado de um gás é caracterizado pelos valores assumidos por três grandezas: o volume (V), a pressão (p) e a temperatura (T).

Estudo dos gasesNos gases podem ocorrer As chamadas “transformações de estado” que ocorrem da seguinte maneira.

Ex: Certo gás contido em um recipiente de 1m³ com êmbolo exerce uma pressão de 250Pa. Ao ser comprimido isotermicamente a um volume de 0,6m³ qual será a pressão exercida pelo gás?

Ex: Um gás de volume 0,5m³ à temperatura de 20ºC é aquecido até a temperatura de 70ºC. Qual será o volume ocupado por ele, se esta transformação acontecer sob pressão constante?

Ex:Um gás que se encontra à temperatura de 200K é aquecido até 300K, sem mudar de volume. Se a pressão exercida no final do processo de aquecimento é 1000Pa, qual era a pressão inicial?

Estudo dos gasesA relação entre as grandezas volume (V), pressão (p) e temperatura (T). É feita através da equação de Clapeyron.

𝑝 .𝑉=𝑛 .𝑅 .𝑇Um gás ideal confinado num recipiente pode sofrer variação de pressão, volume e temperatura, mantendo-se sua massa e número de mols

Se quero aprender termodinâmica, por que estou

estudando gases?

Ao cedermos energia térmica para um gás ele aumenta sua agitação molecular, fazendo com que o gás se aqueça e ocorra uma expansão, de modo que o gás realizando trabalho.

Ao começarmos a encher um pneu de bicicleta realizamos um trabalho ao bombear o pneu, e com isto a bomba vai se aquecendo a medida que vai sendo bombeada.

Calma ai! Podemos então

transformar calor em trabalho e trabalho em

calor.Então calor e o trabalho

são a mesma coisa?

Este é o ponto central do que chamamos de termodinâmica.A equivalência entre calor e trabalho, foi debatida durante muito tempo no meio cientifico até o dia em que um Físico inglês conhecido como Joule.

E com este experimento Joule conseguiu formular a “1º Lei da Termodinâmica”: Onde a variação da energia interna de um sistema é igual a quantidade de calor recebida ou fornecida pelo meio externo menos o trabalho realizado no processo.

∆𝑈=𝑄−𝑊Obs.

Para maquinas que operam em ciclos:

Ex: Ao receber uma quantidade de calor Q=50J, um gás realiza um trabalho igual a 12J, sabendo que a Energia interna do sistema antes de receber calor era U=100J, qual será esta energia após o recebimento?

Quando você pensar que o barco vai afundare tudo está perdido!

Lembre-se pode PIORAR

Máquina térmicaUma maquina térmica opera em ciclos contínuos retirando uma certa quantidade de calor da fonte quente, transforma parte deste calor em trabalho e a parte restante é rejeitada á fonte fria.

O que irá me dizer se esta maquina é boa ou ruim é seu rendimento:

𝜂=𝑊𝑄1

,𝑚𝑎𝑠𝑊=𝑄1−𝑄2𝑙𝑜𝑔𝑜 :𝜂=1−𝑄2

𝑄1

A maquina que opera em ciclos e possui maior rendimento, são as maquinas que obedecem o ciclo de Carnot (duas transformações isotérmicas alternadas com duas adiabáticas), onde as quantidades de calor trocados entre a fonte quente e fria são proporcionais as respectivas temperaturas absolutas 𝑄1

𝑄2

=𝑇1

𝑇 2

𝑙𝑜𝑔𝑜 :𝜂=1−𝑇1

𝑇2

E a conclusão retirada deste processo cíclico foi a “2º Lei da Termodinâmica”: É impossível a construção de uma maquina térmica que opere em ciclos, tendo como efeito único a conversão integral de calor em trabalho.

Questão 51, pag. 13

Enem – 2012. Aumentar a eficiência na queima de combustível dos motores a combustão e reduzir suas emissões de poluentes é a meta de qualquer fabricante de motores. É também o foco de uma pesquisa brasileira que envolve experimentos com plasma, o quarto estado da matéria e que está presente no processo de ignição. A interação da faísca emitida pela vela de ignição com as moléculas de combustível gera o plasma que provoca a explosão liberadora de energia que, por sua vez, faz o motor funcionar.No entanto, a busca da eficiência referenciada no texto apresentacomo fator limitante:a) o tipo de combustível, fóssil, que utilizam. Sendo um insumonão renovável, em algum momento estará esgotado.b) um dos princípios da termodinâmica, segundo o qual orendimento de uma máquina térmica nunca atinge o ideal.c) o funcionamento cíclico de todos os motores. A repetiçãocontínua dos movimentos exige que parte da energia sejatransferida ao próximo ciclo.d) as forças de atrito inevitável entre as peças. Tais forçasprovocam desgastes contínuos que com o tempo levamqualquer material à fadiga e ruptura.e) a temperatura em que eles trabalham. Para atingir o plasma,é necessária uma temperatura maior que a de fusãodo aço com que se fazem os motores.

Questão 57, pag. 15

Questão 74, pag. 20