Cap 2 Energia e Primeira Lei da Termodinmica

Cap. 2 – Energia e Primeira Lei da Termodinâmica

2. 1 – Conceitos mecânicos de energia 2. 1. 1 – Trabalho e energia cinética s

EC = Variação de energia cinética (EC) Trabalho da força Fs

2. 1. 2 – Energia potencial

2. 2 – Transferência de energia por trabalho W = Trabalho da força realizado durante a expansão ou compressão de um gás de deformação de uma barra sólida Equação utilizada para determinar o trabalho : de deformação de uma película líquida . .

Definição termodinâmica de trabalho : Um sistema realiza trabalho sobre as suas vizinhanças se o único efeito sobre tudo aquilo externo ao sistema puder ser o levantamento de um peso. Sistema A Sistema B Trabalho é um modo de transferir energia

2. 2. 1 – Convenção de sinais W > 0 = Trabalho realizado pelo sistema W < 0 = Trabalho realizado sobre sistema Sistema A W < 0 = Trabalho realizado sobre sistema A Sistema B W > 0 = Trabalho realizado pelo sistema B

Trabalho não é uma propriedade do sistema ! Diferencial inexata Potência: Diferencial inexata

2. 2. 2 – Trabalho de expansão ou compressão Diferencial inexata gás F=p. A gás dx

p V p Um processo (em quase-equilíbrio) descrito pela expressão p. Vn = cte é chamado de um V processo politrópico

2. 2. 3 – Exemplos de trabalho a) Alongamento de uma barra sólida b) Potência transmitida por um eixo c) Potência eletrica d) Trabalho devido a magnetização

2. 3 – Energia de um sistema 2. 3. 1 – Primeira Lei da Termodinâmica O trabalho líquido realizado por ou sobre um sistema fechado submetido a um processo adiabático entre dois estados dados, dependo somente dos estados inicial e final. 2. 3. 2 – Variação de energia (ad = processo adiabático) E = energia total - propriedade Energia total inclui : Energia cinética , Energia potencia e outras formas

2. 3. 3 – Energia interna Quando se realiza trabalho para comprimir uma mola, armazena-se energia no interior da mola Quando uma bateria é carrega (com energia elétrica) armazena-se energia eletroquímica na mesma. Na termodinâmica aplicada à engenharia considera-se a variação de energia total de um sistema constituída de três contribuições macroscópicas: Energia cinética , Energia potencial gravitacional e energia interna

2. 3. 4 – Balanço de energia 2 WA 1 WB Princípio da conservação da energia

2. 4 – Transferência de Energia por calor 2. 4. 1 – Convenção de sinais W > 0 = Trabalho realizado pelo sistema W < 0 = Trabalho realizado sobre sistema Q > 0 = Transferência de calor realizado para o sistema Q < 0 = Transferência de calor realizado do sistema Q>0 W>0 + _ + Q<0 Sistema W<0 _

Transferência de calor não é uma propriedade do sistema ! Diferencial inexata Taxa de transferência de calor: (Potência térmica) [J/s] ou [W] = fluxo de calor [W/m 2]

2. 5 – Balanço de energia para sistemas fechados Outros formatos do balanço de energia: diferencial instantâneo

2. 6 – Análise de energia para ciclos 2. 6. 1 – Balanço de energia Corpo Quente Ciclo de Potência Sistema Corpo Frio Ciclo de Refrigeração e Bomba de calor

2. 6. 2 – Ciclos de potência Corpo Quente Sistema Corpo Frio Eficiência térmica :

2. 6. 3 – Ciclos de refrigeração e Bomba de calor Corpo Quente Sistema Ciclos de refrigeração: Coeficiente de perfomance : Corpo Frio Bomba de calor: Coeficiente de perfomance :

Segunda lista de exercícios 2. 17 – 2. 28 – 2. 31 – 2. 47 – 2. 48 – 2. 53 – 2. 61 – 2. 63