Aula 07_Energia Trabalho Calor

7/21/2019 Aula 07_Energia Trabalho Calor

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FATEC-Pindamonhangaba – Prof. Leonardo Kyo Kabayama

A ULA 7Energia

Trabalho e Calor



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2

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




3

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

:




4

∫ ∫ −=⋅=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




5

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.




6

( )

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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7

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)



8








9








10








11








12


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.

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