MÁQUINAS TÉRMICAS E DE FLUXO Prof. Dr. Charles Assunção

CONTEÚDO Energia Trabalho Calor 1º lei da termodinâmica

ENERGIA Definição: capacidade de produzir um efeito Formas: térmica, mecânica, cinética, potencial, elétrica, magnética, química e nuclear Energia macroscópica: relacionada com algum referencial externo Energia microscópica: relacionada à estrutura molecular do sistema (independente do referencial externo). Energia interna: soma de todas as energias microscópicas

ENERGIA TOTAL : energia interna : energia cinética : energia potencial

TRABALHO O trabalho pode ser definido como uma força F agindo ao longo de um deslocamento x. Definição termodinâmica: um sistema realiza trabalho se o único efeito sobre o meio puder ser o levantamento de um peso.

TRABALHO Exemplo de trabalho atravessando a fronteira de um sistema Fonte: Wylen; Sonntag; Borgnakke. Fundamentos da termodinâmica. Blucher.

TRABALHO DEVIDO AO MOVIMENTO DE FRONTEIRA Trabalho em um processo quase estático Fonte: Wylen; Sonntag; Borgnakke. Fundamentos da termodinâmica. Blucher.

CALOR É uma forma de transferência de energia através da fronteira de um sistema para outro sistema em virtude da diferença de temperatura entre eles

CALOR : massa [kg] : é o calor específico [kj/kg C] : é a diferença de temperatura [ C]

CALOR ESPECÍFICO É definido com a energia necessária para elevar em um grau a temperatura de uma unidade de massa de uma substância. Caloria é definida como a energia necessária para aquecer 1 g de água de 14,5 C para 15,5 C. 1 cal = 4,1868 J Fonte: https://www.google.com.br/search

CALOR ESPECÍFICO Fonte: https://www.google.com.br/search

CONSIDERAÇÕES SOBRE TRABALHO E CALOR São fenômenos transitórios. Os sistemas não possuem calor ou trabalho, mas eles atravessam a fronteira do sistema quando ocorre alguma variação no estado do sistema São fenômenos de fronteira e representam uma forma de transferência de energia

5) Se as massas das duas substâncias do exercício anterior fossem dobradas, o que ocorreria com o calor específico e com a energia necessária para realizar cada processo? 1) Um reservatório com capacidade de 200 l está cheio de água a 25 C. A água é utilizada em um processo de limpeza a 90 C. Determine a quantidade de calor que será gasto para aquecer a água em joule. 2) Se o aquecimento do exercício anterior deve ser realizado em 30 minutos, qual é a potência nominal do aquecedor em watt? 3) Refaça o exercício considerando que o fluido seja álcool (c = 0,6 cal/g C). 4) Avalie os gráficos de aquecimento abaixo e determine o calor específico de cada substância Substância A: massa 0,2 kg Substância B: massa 0,75 kg

PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA Qual é a variação de objetos dentro do retângulo? Estado 1 Entrada Saída Estado 2 Entrada Saída

PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA A variação de energia de um sistema pode ser expressa das seguintes formas: ou Quais são as formas de transferir energia?

PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA PARA UM CICLO

CICLO DE MÁQUINA TÉRMICA Motor térmico ou refrigerador Fonte: Wylen; Sonntag; Borgnakke. Fundamentos da termodinâmica. Blucher.

PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA PARA UM SISTEMA FECHADO Calor ( ) Trabalho ( ) + - Sistema Fechado - +

PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA EM TERMOS DE TAXA 1º lei em termos de energia 1º lei em termos de taxa de transferência de energia (potência):

1) Um fluido contido em um tanque é movimentado por um agitador. O trabalho fornecido ao agitador é 5090 kj e o calor transferido do tanque é 1500 kj. Determine a variação de energia do sistema neste processo. 2) Um pistão com massa 0,5 kg e diâmetro 100 mm está inicialmente em equilíbrio com a água no interior de um cilindro. A massa de água dentro do cilindro é 250 g. Se a água é aquecido de 25 C para 50 C, determine a variação de energia interna e o trabalho realizado se a pressão interna é mantida constante. 3) Considere o cilindro do exercício anterior com 50 g de ar (c = 0,24 cal/g C) no lugar da água e que o ar sofreu a mesma variação de temperatura. Se metade da energia fornecida foi transformada em trabalho, determine a quantidade de calor fornecida. 4) Uma quantidade de calor igual a 1000 J é fornecida em 5 s a uma massa de ar comprimido em um cilindro de 50 mm de diâmetro. Se a temperatura e pressão do ar são mantidas constantes, determine a velocidade do êmbolo do cilindro para uma pressão manométrica de 1 bar.

PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA PARA SISTEMAS ABERTOS 1º lei em termos de taxa de transferência de energia para sistemas fechados: Expandindo ρ a equação para sistemas abertos e introduzindo a transferência de energia devido ao escoamento:

PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA PARA SISTEMAS ABERTOS Considerando apenas uma entrada e uma saída e regime permanente: 0 A equação pode ser representada como:

PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA PARA SISTEMAS ABERTOS Identifique os termos da 1º lei no esquema abaixo Fonte: https://www.google.com.br/search