Aula - Máquinas Térmicas

7/25/2019 Aula - Mquinas Trmicas

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MQUINAS

TRMICAS


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Figura 1

Mquina de Heron de Alexandria


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A mquina de Watt

Figura 2 : replicas da primeira mquina de James

Em 1770 James Watt apresentouum noo modelo de mquinast!rmicas" #m modeloper$ei%oado da mquina de

&'omas (e)comen *Fig"+,"

Figura + : Mquina inent

drenagem de gua em m


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./deo : A Mquina &!rmica de James Watt *$onte : 'ttps:)))"outue"com)atc'34p568#9;


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As leis da termodin=mica

6rimeira lei ou o 6rinc/pio da ?onsera%-o da Energia:

Essa lei pode ser enunciada da seguinte $orma :

Para todo sistema termodinmico existe uma funo caractersticdenominada energia interna. A variao desta energia interna (Uentre dois estados uaisuer !ode ser denominada !e"a diferenaentre a uantidade de ca"or (#) e o tra$a"%o trocado com os meios

externos (&g's) trocados com o meio externo

U # * &g's


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6ara entender o mecanismo da primeira lei da termodin=mica>amos tomar como exemplo um molo mBel"

Exemplo 1

.amos considerar que um gs recee de uma$onte externa uma quantidade de calor igual aC 4 D1000 cal" Essa energia al!m de produirum aquecimento no gs prooca ainda suaexpans-o com consequente realia%-o detraal'o equialente a gs4 D 500 cal" Cual ser

a energia interna G# 3olu%-oendo:C 4 D 1000 calgs4 D 500 cal

&emos:U # + &g's

U ,--- ca" + -- ca"

U /-- ca"

Figura : expans*anco de image


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6ara entender o mecanismo da primeira lei da termodin=mica>amos tomar como exemplo um molo mBel"

Exemplo 2Agora amos considerar que um gs ! comprimido>receendo traal'o igual a I00 J * gs4 I00 J,"imultaneamente este gs perde para o amienteuma quantidade de calor correspondente a 500 J*C 4 500 ," Ke quanto ser a diminui%-o de suaenergia interna G# 3

olu%-oendo:C 4 500 Jgs4 I00 J

&emos:U # + &g's

U * -- ca" + (*0-- 1) U * ,-- 1

Figura I : gs c*anco de image


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Kiscuss-o:

(o exemplo 1 imos que o sinal da energia interna era positia *GL 0,> isto signica que o sistema so$reu aumentode sua energiainterna"

(o exemplo 2 o sinal da energia interna $oi negatio *G# N 0,> istindica que o sistema so$reu diminuio de sua energia interna"

8s": osere que ! indi$erente o uso das unidades caloria ou Jouleque n-o pode ! misturar as duas unidades"


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Aula experimental O Aplica%-o da 1P Qe

Experimento 1 O o arquin'o a apor

'ttps:)))"outue"com)atc'34q


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&rans$orma%Ues termodin=micas

&rans$orma%Ues termodin=micas particulares

(o estudo da termodin=mica dos gases per$eitos> encontramosquatro trans$orma%Ues particulares que analisaremos com maisdetal'es:

a isotrmica

a isomtrica a isobrica

e a adiabtica


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Transformao isotrmica :

(as trans$orma%Ues isot!rmicas> a temperatura do sistema gasosomant!mse constante e a aria%-o da energia t!rmica ! nula *G#40,"

Aplicandose a 1P Qei da &ermodin=mica a esta trans$orma%-o> temos

U # * &g's

0 4 C + &g's # &g's

?omo esta trans$orma%-o a temperatura ! constante> ou se9a> a temperatunal ! igual a inicial &i4 &$ > logo :U 4 #$O #i4 0 " A energia interna paraum gs per$eito ! $un%-o de sua temperatura asoluta *# 4 +2 n&,"


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H duas possiilidades para esta trans$orma%-o :

a, e o sistema gasoso recee calor *CL0,>

esta energia ! integralmente utiliada na realia%-o de traal'o *&g's2-,"

# &g's3 !ois U -

Figura 5*anco de imagens na rede ,

, e o sistema gasoso recee tra

Figura 7*anco de imagens na rede ,

&g's # 3 !ois U

-&g's4 - e # 4 -

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