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23.3 – A Primeira Lei da Termodinâmica

23.3 – A Primeira Lei da Termodinâmica. Expressa a conservação da energia !. Convenções : Q > 0 : calor transferido para o sistema W > 0 : trabalho realizado sobre o sistema ΔE int : variação de energia interna do sistema. Rudolf Clausius (1822-1888).

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23.3 – A Primeira Lei da Termodinâmica

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Presentation Transcript

  1. 23.3 – A Primeira Lei daTermodinâmica Expressa a conservaçãodaenergia! Convenções: Q > 0: calortransferidopara o sistema W > 0: trabalhorealizadosobre o sistema ΔEint: variação de energiainterna do sistema Rudolf Clausius (1822-1888)

  2. Diagramas p-V e processostermodinâmicos Um fluidoemequilíbrio tem pressão p, volume V e temperatura T bemdefinidos p, V, T Fato experimental: bastadeterminarduasdessastrêsvariáveisparadeterminarunivocamente o estado do fluido, poishaveráumarelaçãof(p,V)=T (equação de estado) quepermitedeterminar a terceiravariável Exemplo – gás ideal: pV=nRT Assim, o estado de equilíbriode um fluido é determinadopor um ponto no diagrama p-V Estado de equilíbriotermodinâmico

  3. Háinúmerasmaneiras de se levar um sistema de um estadoinicial (i) a um estado final (f) do diagrama p-V: processostermodinâmicos Se o processo for realizado de forma lenta (quase-estática), de modoque o sistemapasseporestadossucessivos de equilíbriotermodinâmico, poderá ser representadoporumalinha no diagrama p-V Se, além disso, nãohouverperda de energia (atrito), o processoseráreversível i f Processostermodinâmicosquase-estáticos Exemplo de processoreversível: aumentar (oudiminuir) a pressãosobre o gásadicionando (ouretirando) umabolinha de cadavez(pistãosematrito)

  4. Variação de energiainterna: Dependeapenas dos estadosinicial e final e não do processo Diz-se que a energiainterna é umafunção de estado(comoveremos a seguir, estádiretamenterelacionada à temperatura) i f Q e W podemdepender do processo, mas Q+W é o mesmoparaqualquerprocesso (mesmoirreversíveis): Outraversãoda 1a. Lei Processosinfinitesimais:

  5. 23.5 – Trabalhopara o gás ideal i f Se o gás se expande, realiza um trabalho: Trabalho infinitesimal realizadosobre o gás: Trabalho total: (processosreversíveis)

  6. Exemplos: 1. Processo a volume constante(isocórico) f i f 2. Processo a pressãoconstante(isobárico) i Pela 1a. Lei:

  7. Q bf

  8. 3. Processo a temperaturaconstante(isotérmico) Isoterma - Pela 1a. Lei: 4. Processoadiabático(semtroca de calor) Como veremosnapróxima aula, em um processoadiabático: -

  9. Usando: -

  10. 5. Processocíclico i=f (paredesadiabáticas) (expansãolivre) Sentidohorário: Sentido anti-horário: Então: 6. Expansãolivreadiabática Pela 1a. Lei: Este processonão é reversível (estadosintermediáriosnãosão de equilíbrio)

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