Energia é algo que aparece em muitas formas diferentes, mutuamente relacionadas pela possibilidade de conversão de uma forma de energia em outra.

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1 UNIDADE II CONSERVAÇÃO DA ENERGIA Profa. Dra. Maria Laura G.S. Luz 2016 Introdução Toda a matéria tem energia em divera forma A energia é inerente a toda matéria Energia é algo que aparece em muita forma diferente, mutuamente relacionada pela poibilidade de converão de uma forma de energia em outra. Ainda que, ejamo incapaze de definir energia, podemo definir a ua vária forma Exemplo: Trabalho, Energia cinética, Energia potencial Trabalho Trabalho mecânico é obtido quando uma força atua obre um corpo, ocaionando um delocamento dw = F. dx, integrando, obtém-e: W = F (x 2 x 1 ) Unidade: Sitema Internacional: J Sitema Técnico: kgfm Sitema Inglê: lbf-ft (Btu) Outra unidade uada: kcal Convenção de inal: Trabalho realizado pelo itema é poitivo Trabalho realizado obre o itema é negativo Energia Cinética Um corpo de maa m, movendo-e a uma velocidade v, etá dotado de uma forma de energia chamada energia cinética K = ½ m. v 2 K = ½ m (v v 1 2 )

2 Unidade S I m = kg v = m/, então: K = kg.m 2 / 2 = N.m = J S T m = u.t.m. S Ig m = lb v = m/, então: K = utm.m 2 / 2 = kgf.m v = ft/, então: K = lb.ft 2 / 2 = lbf-ft Energia Potencial Um corpo ao elevar-e acima de um nível de referência realiza um trabalho que é chamado de energia potencial Um corpo quando é levantado ganha energia potencial P = m.g.z P = m g (z 2 - z 1 ) Unidade: S I m = kg g = m/ 2 z = m, então: P = N.m = J S T m = u.t.m. g = m/ 2 z = m, então: P = kgf.m SIg m = lb g = ft/ 2 z = ft, então: P = lbf-ft (Btu) Energia interna A matéria é contituída por agregado de molécula, que e movimentam continuamente e ao acao.

3 A molécula têm maa e, portanto, energia cinética, a que damo o nome de energia cinética interna. A variação da energia interna em um itema fechado é nula. A energia cinética interna urge devido ao movimento de rotação e de tranlação da molécula e do movimento vibratório do átomo, que contituem a molécula. Como ea molécula, ao delocarem-e, etão mudando contantemente de poição, uma em relação à outra, pouem energia potencial, a que é chamada de energia potencial interna. Corpo quente = átomo com maior agitação = maior energia interna e vice-vera Energia interna = Energia cinética interna + Energia potencial interna U = U 2 U 1 Unidade: (J; kgfm; lbf-ft; kcal; etc.) Trabalho em um itema em ecoamento (fechado) W 2 F.dx 1 W 2 p. A. dx 1 ma F = p A, então: ma A dx = dv, então: W 2 1 p dv Unidade: J; kgfm; lbf-ft; kcal Trabalho de Fluxo Se uma ubtância flui para dentro ou para fora de um itema, há uma certa quantidade de energia em jogo. A eta energia dá-e o nome de trabalho de fluxo (Wf) ou trabalho de ecoamento. Para exitir trabalho de fluxo o itema tem que er aberto.

4 F 1 = p 1 A 1, então: Wf 1 = F 1. x 1 Wf 1 = p 1 A 1 x 1, ma A 1 x 1 = V 1, de onde: Wf 1 = p 1 V 1 e Wf 2 = p 2 V 2 Wf = Wf 2 Wf 1 ou Wf = p 2 V 2 p 1 V 1 Unidade: J; kgfm; lbf-ft; kcal Calor É a energia em trânito de um corpo ou itema a outro, unicamente em virtude de uma diferença de temperatura entre o corpo ou itema. O calor (Q) pode er tranferido de trê maneira por: condução, convecção, radiação Convenção de inal: Calor que entra no itema é poitivo Calor que ai do itema é negativo Entalpia É a forma de energia que é exprea por: H = U + pv H = U + (p 2 V 2 p 1 V 1 ) H = U + Wf Unidade: J; kgfm; lbf-ft; kcal Entalpia não repreenta energia de uma ubtância em repouo, omente quando há movimento. Wf 0 para itema aberto Primeiro Princípio da TMD

5 Energia não pode er criada e nem detruída, apena tranformada Sabia-e que o calor etava ligado a algo que fluía de um corpo de maior temperatura para um corpo de menor temperatura. Lavoiier de fato incluiu o calórico, upoto fluido do qual eria compoto o calor, em ua tabela de elemento químico (ainda não era, entretanto, uma tabela periódica) Benjamin Thompon (Conde Rumford), que viveu entre 1753 e 1814, decobriu a equivalência do trabalho e do calor durante a upervião da fabricação de canhõe em 1797, em Munique, ao furar o metal ólido ubmero em água. Ele ficou intrigado pela ebulição da água devida ao trabalho mecânico da perfuração, ainda que nenhum calor tivee ido adicionado à água. Convenceu-e (ma não ao outro) da invalidade da teoria do calórico, que na época, upunha er o calor uma ubtância em maa. Em 1799, Humphry Davy pô por terra outra hipótee do defenore do calórico, que dizia que o ar era a fonte dee calor. Atritando doi pedaço de gelo no vácuo, por um mecanimo automático, fê-lo derreter. Un 50 ano apó, Jame Precott Joule ( ), auxiliado pelo Lorde Kelvin, demontrou concluivamente que o trabalho mecânico e o calor ão equivalente, em eu artigo "Sobre o Equivalente Mecânico do Calor", lido perante a Royal Society em Para um itema fechado: E entra = E + E ai Em um ciclo E =0, então: E entra = E ai Como a maa de um itema em ecoamento é contante por definição, a muita forma de energia que cruzam a fronteira do itema ão calor e trabalho, logo: Qe + We = Q + W Qe + We = Q + W daí : Qe Q = W We Q Qe Q dq W W We dw, dw dq 0 Enunciado: Calor e Trabalho ão forma de energia mutuamente converívei.

6 Energia em itema fechado (em ecoamento) Pelo princípio da conervação da energia: Ee = E + E Q = U + W onde: W p dv Energia em itema com ecoamento Ee = E + E Q + P 1 + K 1 + Wf 1 = U + P 2 + K 2 + Wf 2 + W Q = U + (P 2 P 1 ) + (K 2 K 1 ) + (Wf 2 Wf 1 ) + W Q = U + P + K + Wf + W Potência É a medida da rapidez que uma forma de energia e tranforma em outra. energia elétrica motor elétrico energia mecânica (conumida) (perda) (utilizada) Unidade: Watt; kw; cv; HP energia que conumiu W tempo gato para a tranformação J Watt

7 Exemplo: Se P= mg(z 2 z 1 ), a unidade para o cálculo da potência eriam: Watt = 1kW kg m /. 2. m N m. J W Tranformaçõe de Unidade Força = maa x aceleração SI N = kg m/ 2 ST kgf = u.t.m. m/ 2 SIg lbf = lb ft/ 2 P = m g (z 2 z 1 ) SI J = kg m/ 2 m ST kgfm = u.t.m. m/ 2 m SIg lbf-ft*= lb ft/ 2 ft (*) 1 Btu = 778,16 lbf-ft OBRIGADA!