fisica termodinamica, Notas de estudo de Engenharia Naval

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Disciplina:

Física Aplicada

Módulo:

Termodinâmica

Conceitos e definições

Calor É a transferência de energia entre corpos à diferentes temperaturas. Unidades de calor: SI:Joule  J Caloria  Quantidade de calor necessária para elevar em 1 ºC a temperatura de 1 g de água. 1 cal = 4,186 J Btu ( British thermal unit )  Quantidade de calor necessária para elevar em 1 ºF a temperatura de 1 lbm de água. 1 Btu = 1.055,06 J

Propriedade

Propriedade

Características macroscópicas de um sistema: não dependem da história do sistema; a mudança de seu valor entre dois estados é independente do processo.

Exemplos

massa, volume, energia, pressão e temperatura.

Estado

Estado

Condição do sistema, como descrito por propriedades macroscópicas observáveis. O estado pode ser caracterizado por um subconjunto de propriedades.

Processo e Ciclo

Processo

É o caminho definido pela sucessão de estados através dos quais o sistema percorre. Para ocorrer uma mudança de estado, é necessário que pelo menos uma propriedade do sistema se altere.

Ciclo termodinâmico

Seqüência de processos que começam e terminam em um mesmo estado.

Diagrama P x T

Propriedades críticas Propriedades críticas de algumas substâncias: Substância Temperatura crítica (K) Pressão crítica (kgf/cm^2 ) Água 647,3 225, Ácido acético 594,8 59, Bromo 584 105, Etanol 516,3 65, Metanol 513,2 81, Acetona 508,0 48, Dióxido de carbono 304,2 75, Metano 190,7 88, Monóxido de carbono 133,0 35, Ar 132,5 38, Hidrogênio 33,3 13,

Qualidade, ponto de orvalho e ponto de bolha Qualidade: é a fração em massa do vapor na mistura deste com O seu líquido em equilíbrio. Ponto de orvalho: ponto em que inicia a condensação quando A temperatura é reduzida a pressão constante, para um sistema De composição invariável. Ponto de bolha: temperatura na qual o líquido puro ou uma solução inicia a evaporação quando é submetido a um aquecimento a pressão constante.

O gás ideal Grandezas fundamentais de um gás: P = pressão V = volume T = Temperatura P . V = n . R . T Equação de um gás ideal:

Desvios da idealidade:

fator de compressibilidade para o N 2

Pressão Considera-se um recipiente cilíndrico, que contém um gás ideal, provido de um êmbolo, de área A, que pode deslocar-se sem atrito, submetido a uma força resultante de intensidade F exercida pelo gás, como mostra a figura. A pressão que o gás exerce sobre o êmbolo é dada por: F P A  F

A

P

Trabalho numa transformação Compressão O volume diminui e o gás “recebe trabalho“ do meio externo. W = P (V f

- V i ) V f < V i W < 0 Deslocamento do pistão área do pistão

Transformações gasosas Transformações isotérmicas São aquelas que ocorrem a temperatura constante. Nestas condições, para um sistema hermeticamente fechado, temos: P 1 V 1 P 2 V 2   