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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)
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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.