TERMODINÂMICA (Sistema Compressível Simples (Trabalho Realizado Devido ao… Coggle
TERMODINÂMICA (Sistema Compressível Simples (Trabalho Realizado Devido ao…
Sistema Compressível Simples
Na determinação da integral do trabalho deve-se sempre
lembrar que estamos interessados na determinação da área situada sob a curva.
Um exemplo comum desse tipo de relação é o caso de um processo chamado politrópico, no qual P.Vn=constante, e n
é constante através de todo o processo.
Para n≠1 o TRABALHO 1-2:
Para n꓿1 O TRABALHO 1-2:
Os valores do coeficiente n para diferentes processos
Isotérmico n = 1
Isovolumétrico n = ∞
Isobárico n = 0
Adiabático n = γ Q=0
Trabalho Realizado Devido ao Movimento de Fronteira de um
Sistema Compressível Simples num Processo Quase-Estático
A Força total sobre o êmbolo é P. A, onde P é a pressão do gás
e A é a área do êmbolo. Portanto o trabalho dW é:
Calores específicos a volume e pressão constantes
Volume constante: o termo de trabalho é nulo; de modo que o calor específico é:
Pressão constante: o termo de trabalho pode ser integrado e o calor transferido pode ser expresso em função da variação de entalpia. O calor específico correspondente (a pressão constante) é portanto
É o princípio da conservação da energia que estabelece que energia não pode ser criada e nem ser destruída durante um processo, ela pode apenas mudar de forma.
Para um sistema fechado como um balanço dos estados iniciais, E1, e finais, E2, com o calor Q o trabalho, W, aplicados na fronteira do sistema, dados na forma:
PROPRIEDADE ENTALPIA
Aplicando a primeira lei para o sistema fechado ao lado,
considerando um processo isobárico, tem-se que o trabalho
Como a pressão é constante,
Q_(1-2 )=(U_2+P_2×V_2) - (U_1+P_1×V_1)
Nesse caso muito restrito, a transferência
de calor durante o processo é igual a variação da quantidade (U+P.V) entre os estados inicial e final. Como todos os elementos dessa expressão são propriedades termodinâmicas pode se definir uma nova propriedade extensiva chamada entalpia.
A entalpia de uma substância no estado de saturação com um valor de título é determinada do mesmo modo que foi utilizado
para o volume específico e para a energia interna, na forma:
Trabalho e calor são a essência da termodinâmica, tendo em vista que as análises corretas de muitos problemas térmicos dependem da distinção entre elas.
"Um sistema realiza trabalho se o único efeito sobre o meio (tudo externo ao sistema) puder ser o levantamento de um peso." Note-se que o levantamento de um peso é realmente uma força que age através de uma distância.
Considera-se trabalho realizado por um sistema, tal como o
realizado por um gás em expansão contra um êmbolo, como positivo, e o trabalho realizado sobre o sistema, tal como o realizado por um êmbolo ao comprimir um gás, como negativo. Assim, trabalho negativo significa que energia é acrescentada ao sistema. O símbolo W designa o trabalho termodinâmico.
Na termodinâmica Clássica os sistemas abertos são
encarados como um "volume de controle", que além das transferências de energia em forma de "calor" e "trabalho"
através dos seus limites, permite a "transferência de massa" com seu fluxo energético associado.
Aplicações da 1ª Lei Regime permanente
Turbinas são máquinas de fluxo, conversoras de energia
mecânica e térmica em trabalho eixo; processo de expansão adiabático. O trabalho gerado por uma turbina pode ser
calculado, através da 1ª Lei em regime permanente.
Máquina de fluxo que eleva a pressão de um fluído líquido, adiabaticamente e com escoamento aproximadamente incompressível.
W= Wmotor x nmotor
Q= mxv
Trocadores de Calor são equipamentos de fluxo que fazem troca
de energia em forma de calor, normalmente entre dois fluidos em movimento.
Máquinas de fluxo que comprimem gases ou vapores
superaquecidos de forma adiabática.
Potência -W = mxcpx(Te-Ts)-m(Vs²/2 -Ve²/2)
gás a uma densidade
suficientemente baixa para que as forças inter moleculares e a energia associada a estas possam ser desprezadas.