EPUSPQI3101_FTQ-a5 aantunha Notas de estudo espontaneidade 23/6/17 pg. 1/17. Espontaneidade 1 R. d d. d d. d d. d d. d d R R

Transcrição

1 EUQI3_FQ-a5 aatuha Notas e estuo espotaeae 23/6/7 pg. /7 Espotaeae Na ermoâmca um reservatóro e uma propreae extesva = 2... é um sstema tão grae ( ) tal que, ao teragr com outros sstemas, a varação e sua propreae extesva é esprezável frete às suas trocas e prouções: essa forma seu potecal correspoete permaece costate. Demostração: cte cte U j j j j j Exemplos [] Um pressostato é um sstema e volume tão grae que, mesmo foreceo massa para outros sstemas, sua pressão ão se altera sgfcatvamete. Na prátca, mesmo varao o volume, um gasômetro matém a pressão costate por meo o peso e seu omo. p p =cte

2 EUQI3_FQ-a5 aatuha Notas e estuo espotaeae 23/6/7 pg. 2/7 [2] Um termostato é um sstema e etropa tão grae que, mesmo submeto a terações sob a forma e calor, sua temperatura ão se altera sgfcatvamete. Na prátca, mesmo varao sua massa, um termostato matém sua temperatura costate por meo e um cotrolaor que acoa um aquecmeto/resframeto corretvo. =cte [3] Uma solução tampão é um exemplo e um sstema que matém seu potecal químco (ph) costate mesmo quao submeto a trocas e espéces químcas (íos). =cte [4] Um geraor va e Graaff é um equpameto que permte mater um potecal elétrco costate mesmo quao submeto a trocas e carga elétrca. =cte Eletrcae é prouza pelo atrto e um pete com uma correa mova por propulsão mecâca. Outro pete metálco carrega eletrcamete uma cúpula metálca Com sufcete trabalho mecâco a cúpula, saturaa e cargas elétrcas matém seu potecal elétrco costate.

3 EUQI3_FQ-a5 aatuha Notas e estuo espotaeae 23/6/7 pg. 3/7 Ele comba uma roa e Wmshurst, que gera eletrcae por atrto, com uma garrafa e ee, um capactor que armazea as cargas elétrcas. [5] A ação e um emulsfcate uma cocetração superor à CMC (cocetração e mcela crítca) matém a tesão superfcal e uma substâca costate. Acma a CMC as mcelas são formaas.

4 EUQI3_FQ-a5 aatuha Notas e estuo espotaeae 23/6/7 pg. 4/7 O crtéro e equlíbro geeralzao. Uma trasformação qualquer poe ter mas graus e lberae evolvos [,,,...]. A segur é euzo crtéro e equlíbro para uma trasformação com graus e lberae geércos. eja U=U(,,,,,...) ou U=U(, p,,,,...) etão: =(, p,,,,...) ou = (, l,...) eja uma máqua termoâmca que moele uma trasformação real etre os estaos cal I e fal F a qual tuo poe teragr. Coserao que: - Caa tpo e teração se á exclusvamete etre o sstema e um reservatóro com o mesmo potecal a vzhaça a trasformação real amta costate. - Caa terface é uma membraa seletva permeável exclusvamete à propreae o reservatóro : atérmca móvel eformável permeável a coutora - O sstema é uforme - O sstema mas suas vzhaças são solaos. - or serem fuções e estao tato U quato poem ser calculaos pela trasformação real ou por uma reversível equvalete como a maqua e tuo reversível abaxo.

5 EUQI3_FQ-a5 aatuha Notas e estuo espotaeae 23/6/7 pg. 5/7 eja: = (,,,,,,...) oe é o grau e avaço e uma úca reação químca a que o sstema possa estar submeto. As equações e coservação (aração=rasferêca+roução) para as propreaes extesvas o sstema são: 2º.. = Q/ + há trasferêca e proução e etropa volume = + ão há proução e volume superfíce A = + A ão há trasferêca e superfíce espéces químcas = + há trasferêca e proução e espéces eletrcae = + ão há proução e carga elétrca º.. : U = Q + W = Q p = real rreversível = Q* + W* = p reversível equv. rearrajao: Q = p p + + ( + ) + Q (Q/ + ) = = (p p ) + ( ) + ( ) + + ( ) = (p p )/ - ( )/ - ( )/ - / - ( )/ Acoao também a etropa prouza a vzhaça (terface com a fote térmca) = (/ -/ ) Q, a proução e etropa total para qualquer varação elemetar estabelece o crtéro e establae quao se aula: _ total p p Q Espotaeaes: térmca mecâca superfíce fusva elétrca reação químca No estao estacoáro: = o sstema ão mas evolu

6 EUQI3_FQ-a5 aatuha Notas e estuo espotaeae 23/6/7 pg. 6/7 No estao e equlíbro acoalmete Q,,,, e são learmete epeetes assm a úca forma e satsfazer p = é que smultaeamete: No equlíbro térmco: = a temperatura se guala à a vzhaça mecâco p = p a pressão se guala à a vzhaça superfíce = a tesão superfcal se guala à a vzhaça fusvo = caa potecal químco se guala ao a vzhaça elétrco = o potecal elétrco se guala ao a vzhaça Afae químca A o equlíbro químco é atgo. e - eução e forma geérca oe: p e respectva mete : : balaço 2: revers. real em t Q Q Q Q W Q t A p p sstema: No A A t A Como : Coserao também a rreversblae eva ao calor ão compesao : Q tem-se: t A p p Q total em.

7 EUQI3_FQ-a5 aatuha Notas e estuo espotaeae 23/6/7 pg. 7/7

8 EUQI3_FQ-a5 aatuha Notas e estuo espotaeae 23/6/7 pg. 8/7 Feômeos e rasferêca Desacoplaos (puros) Fora o equlíbro as forças motrzes que regem a evolução espotâea (relaxação) e um feômeo puro em reção ao equlíbro poem ser moelaas por versas les que foram epeetemete estabelecas por város cetstas, mas que são casos partculares e um prcípo geral: ara uma aa atureza : yz o x x No regme lear o coefcete feomeológco poe ser coserao costate. Dessa forma para caa caso partcular as equações usuas as scplas e Feômeos e rasporte poem ser obtas. espectvamete: [] para a atureza p a equação e Darcy com a força motrz: p p [2] para a atureza a equação e Ohm com a força motrz: [3] para a atureza a equação e Fourer com a força motrz:

9 EUQI3_FQ-a5 aatuha Notas e estuo espotaeae 23/6/7 pg. 9/7 Outra smplfcação frequete é amtr proporcoal a oe =/m. [4] para a atureza a equação e Fourer com a força motrz: C [5] para a atureza as reações químcas a equação e De Doer com a força motrz: A [6] para o mometum mv a mecâca os fluíos a equação e Newto com a força motrz: v v

10 EUQI3_FQ-a5 aatuha Notas e estuo espotaeae 23/6/7 pg. /7 O estao estacoáro (fora o equlíbro): Os Acoplametos. upoha um tarugo e cobre egastao uma paree aabátca e em cotato com os reservatóros termcos em temperaturas feretes: No estao estacoáro o tarugo se estabelece um graete e temperatura: upoha agora que o tarugo seja substtuo por um heat ppe : Heat ppe (equpameto muto utlzao para refrgerar a CU e mcrocomputaores) é um tubo recheao com uma mecha oca umeca com um fluo cuja temperatura e evaporação é termeara etre as temperaturas os reservatóros. O fluo portato coesa a fote fra, mgra pela mecha a fase líqua, evapora a fote quete e retora a fase vapor para a fote fra. O cclo estabeleco aumeta ezeas e vezes o fluxo térmco em relação ao tubo macço. Feômeos que assocam fluxos e feretes aturezas são eomaos acoplametos e tem grae mportâca tato a tecologa ustral quato as áreas bológcas. ão mutos os feômeos e acoplameto que aparetemete cotraram o seguo prcípo, mas tem sua explcação o crtéro e estacoarae: p p Q A t Exemplo a. Feômeo eebeck: A alta rreversblae o fluxo térmco etre e 2 permte o fluxo ão espotâeo (acoplao) a correte elétrca que vablza a fereça e potecal elétrco.

11 EUQI3_FQ-a5 aatuha Notas e estuo espotaeae 23/6/7 pg. /7 Exemplo b. Feômeo elter: A alta rreversblae o fluxo térmco etre e 2 permte o fluxo térmco ão espotâeo (acoplao) que vablza a refrgeração (ou aquecmeto) e pequeos spostvos. Exemplo 2. Efetos oret e Dufour

12 EUQI3_FQ-a5 aatuha Notas e estuo espotaeae 23/6/7 pg. 2/7 EXECÍCIO

13 EUQI3_FQ-a5 aatuha Notas e estuo espotaeae 23/6/7 pg. 3/7 [K] m[kg/s] p[atm] H[W] [W/K] [K] m[kg/s] p[atm] H[W] [W/K] co-correte otal otal cotra-correte rouza rouza Calor ete A e B Q AB [W]= Calor ete A e B Q AB [W]= /Q AB [/K]= /Q AB [/K]= olução: Ó E E IE ENADO EOE!!!

14 EUQI3_FQ-a5 aatuha Notas e estuo espotaeae 23/6/7 pg. 4/7

15 EUQI3_FQ-a5 aatuha Notas e estuo espotaeae 23/6/7 pg. 5/7

16 EUQI3_FQ-a5 aatuha Notas e estuo espotaeae 23/6/7 pg. 6/7 Célula eletroquímca Célula galvâca

17 EUQI3_FQ-a5 aatuha Notas e estuo espotaeae 23/6/7 pg. 7/7