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1ª LEI DA TERMODINÂMICA

1 ¬ lei da termodinâmica

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termodinamica

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Page 1: 1 ¬ lei da termodinâmica

1ª LEI DA

TERMODINÂMICA

Page 2: 1 ¬ lei da termodinâmica

Termodinâmica

É a ciência que trata:

Do calor e do trabalho;

Das características dos sistemas e;

Das propriedades dos fluidos termodinâmicos

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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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Contribuição de James Joule

James P. Joule(1818-1889)

1839 Experimentos:

trabalho mecânico, eletricidade e calor.

1840 Efeito Joule : Pot = RI2

1843 Equivalente mecânico do calor

( 1 cal = 4,18 J)

1852 Efeito Joule-Thomson : decrescimo

da temperatura de um gás em função da

expansão sem realização de trabalho

externo.

As contribuições de Joule e outros levaram

ao surgimento de uma nova disciplina:

a Termodinâmica

Lei da

Conservação

de

Energia

1a Lei

da Termodinâmica

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Para entender melhor a 1ª Lei da

Termodinâmica é preciso compreender as

características dos sistemas termodinâmicos

e os “caminhos” percorridos pelo calor

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Certa massa delimitada por

uma fronteira.

Vizinhança do sistema.

O que fica fora da

fronteira

Sistema isolado

Sistema que não troca energia

nem massa com a sua vizinhança.

Sistema fechado

Sistema que não troca massa com a

vizinhança, mas permite passagem

de calor e trabalho por sua fronteira.

Sistema Termodinâmico

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Transformação

P1

V1

T1

U1

P2

V2

T2

U2

Estado 1 Estado 2Transformação

Variáveis de

estado

Variáveis de

estado

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“Caminho” descrito pelo sistema na

transformação .

Processos

P1

V1

T1

U1

P2

V2

T2

U2

Processos Durante a transformação

Isotérmico temperatura invariável

Isobárico Pressão invariável

Isovolumétrico volume constante

Adiabático É nula a troca de calor com a vizinhança.

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Agora sim podemos definir o enunciado da 1ª Lei

da Termodinâmica...

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A energia não se ganha nem se perde, mas

pode transferir-se de um sistema para outro –

Lei da Conservação da Energia

A energia Interna, é uma propriedade

intrínseca dos sistemas, ela está nos sistemas,

mas o trabalho (W), o calor (Q), e a radiação

(R), não são propriedades do sistemas, apenas

podem ser trocados para dentro e fora do

sistema.

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Em todos os processos que ocorrem na

Natureza há conservação de energia;

A energia transfere-se e transforma-se noutra

forma diferente, mas a energia total de um

sistema isolado conserva-se;

As transferências de energia podem traduzir-se

em variações de energia interna dos sistemas -

∆Ei.;

A variação da energia interna do sistema é

consequência do balanço energético entre

calor, trabalho e radiação.

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Para qualquer processo termodinâmico em que:

Se transfere calor para o sistema; há realização

de trabalho sobre o sistema, e há radiação

incidente.

Assim a energia total para o sistema é igual à

variação da sua energia interna – 1ª Lei da

TERMODINÂMICA.

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A variação da energia interna aumenta

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A variação da energia interna diminui

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Assim são feitas as seguintes considerações

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Em termodinâmica, a energia total de um sistema

é a sua energia interna U.

Quando o sistema muda de um estado com

energia interna inicial Ui para um estado de

energia Uf, ele sofre uma mudança de energia

ΔU = Uf - Ui

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Da Lei da Conservação da Energia

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Trabalho e Calor

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Assim temos que:

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Agora alguns casos particulares da 1ª Lei da

Termodinâmica.

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Transformação isobárica

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O que é pressão??

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Transformação adiabática: Quando não há

transferências por meio de calor, assim Q=0

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Transformação isotérmica

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Compressão

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Expansão

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Transformação isocórica

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Exercício

Suponha que 1,00 Kg de água a 100ºC é convertido

em vapor a 100ºC numa evaporação na pressão

atmosférica normal (que é 1,00 atm ou 1,01 x105 Pa)

conforme o arranjo da figura.

O volume da água varia de um estado inicial de 1,00

x10-3 m3 quando líquido para 1,671 m3 quando

vapor. Assim pergunta-se:

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Que trabalho é realizado pelo sistema?

Quanta energia é transferida sob forma de calor

durante o processo?

Qual a variação da energia interna do sistema

durante o processo?