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TERMODINÂMICA TERMODINÂMICA Fundamentos da Fundamentos da Termodinâmica Termodinâmica Clássica Clássica ANÁLISE ENERGÉTICA ANÁLISE ENERGÉTICA

TERMODINÂMICA Fundamentos da Termodinâmica Clássica ANÁLISE ENERGÉTICA

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Page 1: TERMODINÂMICA Fundamentos da Termodinâmica Clássica ANÁLISE ENERGÉTICA

TERMODINÂMICATERMODINÂMICAFundamentos da Fundamentos da

Termodinâmica ClássicaTermodinâmica Clássica

ANÁLISE ENERGÉTICAANÁLISE ENERGÉTICA

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TermodinâmicaTermodinâmica

Adaptado do trabalho do Dr. H.C. Chen

Departamento de Engenharia CivilUniversidade do Texas – A&M

ANÁLISE ENERGÉTICAANÁLISE ENERGÉTICA

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TERMODINÂMICATERMODINÂMICA

Tópicos selecionados de

Fundamentals of Engineering Thermodynamics

Michael J. Moran e Howard N. Shapiro1992

ANÁLISE ENERGÉTICAANÁLISE ENERGÉTICALIVRO TEXTOLIVRO TEXTO

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Termodinâmica e EnergiaTermodinâmica e Energia

Termodinâmica – a ciência da energiaEnergia – a capacidade de provocar mudanças

Termodinâmica Clássica (macroscópica)

Termodinâmica Estatística

(microscópica)

Mecânica dos Fluidos

Transferência de Calor

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TermodinâmicaTermodinâmica

Lei Zero da Termodinâmica -- temperaturaPrimeira Lei da Termodinâmica -- energia

* Conservação da energiaSegunda Lei da Termodinâmica -- entropia

* Energia possui qualidade e quantidadeTerceira Lei da Termodinâmica – entropia absolutaPostulado do Estado – relações entre várias

propriedades termodinâmicas

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Transferência de CalorTransferência de Calor

Transferência de energia de um meio quente para um meio frio Sempre da temperatura mais alta para a

mais baixa (Segunda Lei da Termodinâmica)

A transferência de energia termina quando os dois meios atingem a mesma temperatura

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Transferência de CalorTransferência de Calor

Calor é a forma de energia que pode ser transferida de um corpo para outro unicamente como resultado da diferença de temperatura

Taxa de transferência de energia (Energia/Tempo)

Page 8: TERMODINÂMICA Fundamentos da Termodinâmica Clássica ANÁLISE ENERGÉTICA

Transferência de CalorTransferência de CalorTermodinâmica - equilíbrioTransferência de calor – não equilibrio A Termodinâmica trabalha com os estados de equilíbrio e com as

mudanças de um estado de equilíbrio para outro estado de equilíbrio.

A taxa de transferência de calor NÃO PODE ser determinada utilizando somente a análise termodinâmica

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Transferência de CalorTransferência de Calor

A diferênça de temperatura é requisito indispensável para que ocorra a transferência de calor

A taxa de transferência de calor depende do gradiente de temperatura

Segunda Lei:A transferência de calor ocorre na direção da diminuição da temperatura

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TermodinâmicaTermodinâmica

Termodinâmica – Ciência do Calor do trabalho e das propriedades das substâncias que estão relacionadas com calor e trabalho

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TermodinâmicaTermodinâmica

A Termodinâmica é básica em para muitas das disciplinas das engenharias

Elétrica, Mecânica, Civil, Química, Metalúrgica, Agrícola, Oceânica, Hidráulica, Ambiental, Aeroespacial, Petroleo, Nuclear, etc.

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Ciências térmicas e de FluidosCiências térmicas e de FluidosTermodinâmica, Transf de Calor e Termodinâmica, Transf de Calor e

TermodinâmicaTermodinâmica

Ciências térmicas e de FluidosCiências térmicas e de FluidosTermodinâmica, Transf de Calor e Termodinâmica, Transf de Calor e

TermodinâmicaTermodinâmica

Aquecedores de água, Chuveiro elétrico ou a gás, aquecimento e ar condicionado, refrigeração, TV, Vídeo,Humidificadores, Sistemas de proteção contra incêndio, etc.

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Primeira Lei da Primeira Lei da TermodinâmicaTermodinâmica

A Primeira Lei da Termodinâmica é simplesmente o princípio da conservação da energia.

Esse princípio assegura que a energia é uma propriedade termodinâmica.

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Segunda Lei da TermondinâmicaSegunda Lei da Termondinâmica

A Segunda Lei da Termodinâmica assegura que a energia possui qualidade bem como quantidade, e que os processos reais ocorrem na direção da diminuição da qualidade da energia.

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SISTEMAS TERMODINÂMICOSSISTEMAS TERMODINÂMICOS

Um sistema é uma região do espaço ou uma quantidade de matéria que queremos estudar.

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Sistemas TermodinâmicosSistemas Termodinâmicos

Existem três tipos de Sistemas

1.Fechado

2.Aberto

3.Isolado

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Pistão

Peso

Gas

Sistema FechadoSistema Fechado

Fronteira do Sistema

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Sistema Sistema fechadofechado

• Sistema (sistema fechado) – MASSA não cruza a fronteira do sistema indicada pela linha tracejada.

• A MASSA está indicada pela área cinza

• A fronteira pode se mover (o pistão pode ir para frente e para traz)

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Cruzando a fronteira de um Sistema Cruzando a fronteira de um Sistema FechadoFechadoCruzando a fronteira de um Sistema Cruzando a fronteira de um Sistema FechadoFechadoA ENERGIA pode cruzar a fronteira de um sistema fechado, mas não a MASSA.

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Sistema fechado com fronteira móvelSistema fechado com fronteira móvelSistema fechado com fronteira móvelSistema fechado com fronteira móvel

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Sistema Aberto – A fronteira geralmente não se move.(pode mover-se).

Massa e energia cruzam a fronteira.

A área de interesse é apenas a região dentro da fronteira (linha tracejada).

Sistema Aberto Sistema Aberto (Volume de controle)(Volume de controle)

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Sistema Aberto Sistema Aberto (Volume de controle)(Volume de controle)

Tubo

Superfície de controle

Exemplo de sistema aberto (Volume de Controle).

Trata-se de uma determinada região do espaço que desejamos estudar.

Vo

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Sistema IsoladoSistema Isolado

Isolated System Boundary

Mass

System

Surr 2

Surr 3

Surr 4

Mass

Heat

Work

Surr 1

Heat = 0 Work = 0 Mass = 0 Across Isolated Boundary

É um sistema fechado onde nem energia nem massa cruzam a fronteira.