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7/25/2019 Aula - Mquinas Trmicas
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MQUINAS
TRMICAS
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Figura 1
Mquina de Heron de Alexandria
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A mquina de Watt
Figura 2 : replicas da primeira mquina de James
Em 1770 James Watt apresentouum noo modelo de mquinast!rmicas" #m modeloper$ei%oado da mquina de
&'omas (e)comen *Fig"+,"
Figura + : Mquina inent
drenagem de gua em m
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./deo : A Mquina &!rmica de James Watt *$onte : 'ttps:)))"outue"com)atc'34p568#9;
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As leis da termodin=mica
6rimeira lei ou o 6rinc/pio da ?onsera%-o da Energia:
Essa lei pode ser enunciada da seguinte $orma :
Para todo sistema termodinmico existe uma funo caractersticdenominada energia interna. A variao desta energia interna (Uentre dois estados uaisuer !ode ser denominada !e"a diferenaentre a uantidade de ca"or (#) e o tra$a"%o trocado com os meios
externos (&g's) trocados com o meio externo
U # * &g's
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6ara entender o mecanismo da primeira lei da termodin=mica>amos tomar como exemplo um molo mBel"
Exemplo 1
.amos considerar que um gs recee de uma$onte externa uma quantidade de calor igual aC 4 D1000 cal" Essa energia al!m de produirum aquecimento no gs prooca ainda suaexpans-o com consequente realia%-o detraal'o equialente a gs4 D 500 cal" Cual ser
a energia interna G# 3olu%-oendo:C 4 D 1000 calgs4 D 500 cal
&emos:U # + &g's
U ,--- ca" + -- ca"
U /-- ca"
Figura : expans*anco de image
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6ara entender o mecanismo da primeira lei da termodin=mica>amos tomar como exemplo um molo mBel"
Exemplo 2Agora amos considerar que um gs ! comprimido>receendo traal'o igual a I00 J * gs4 I00 J,"imultaneamente este gs perde para o amienteuma quantidade de calor correspondente a 500 J*C 4 500 ," Ke quanto ser a diminui%-o de suaenergia interna G# 3
olu%-oendo:C 4 500 Jgs4 I00 J
&emos:U # + &g's
U * -- ca" + (*0-- 1) U * ,-- 1
Figura I : gs c*anco de image
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Kiscuss-o:
(o exemplo 1 imos que o sinal da energia interna era positia *GL 0,> isto signica que o sistema so$reu aumentode sua energiainterna"
(o exemplo 2 o sinal da energia interna $oi negatio *G# N 0,> istindica que o sistema so$reu diminuio de sua energia interna"
8s": osere que ! indi$erente o uso das unidades caloria ou Jouleque n-o pode ! misturar as duas unidades"
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Aula experimental O Aplica%-o da 1P Qe
Experimento 1 O o arquin'o a apor
'ttps:)))"outue"com)atc'34q
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&rans$orma%Ues termodin=micas
&rans$orma%Ues termodin=micas particulares
(o estudo da termodin=mica dos gases per$eitos> encontramosquatro trans$orma%Ues particulares que analisaremos com maisdetal'es:
a isotrmica
a isomtrica a isobrica
e a adiabtica
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Transformao isotrmica :
(as trans$orma%Ues isot!rmicas> a temperatura do sistema gasosomant!mse constante e a aria%-o da energia t!rmica ! nula *G#40,"
Aplicandose a 1P Qei da &ermodin=mica a esta trans$orma%-o> temos
U # * &g's
0 4 C + &g's # &g's
?omo esta trans$orma%-o a temperatura ! constante> ou se9a> a temperatunal ! igual a inicial &i4 &$ > logo :U 4 #$O #i4 0 " A energia interna paraum gs per$eito ! $un%-o de sua temperatura asoluta *# 4 +2 n&,"
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H duas possiilidades para esta trans$orma%-o :
a, e o sistema gasoso recee calor *CL0,>
esta energia ! integralmente utiliada na realia%-o de traal'o *&g's2-,"
# &g's3 !ois U -
Figura 5*anco de imagens na rede ,
, e o sistema gasoso recee tra
Figura 7*anco de imagens na rede ,
&g's # 3 !ois U
-&g's4 - e # 4 -