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UNIDADE BAIANA DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO

FACULDADES INTEGRADAS IPITANGA

ESCOLA POLITÉCNICA IPITANGA

CURSO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO MECÂNICA

TERMODINÂMICA
APLICADA

Prof: Eng. Sérgio Brito

OBJETIVO DA TERMODINÂMICA

É a ciência que trata das transformações de energia de quaisquer espécies, uma nas outras.
O Engenheiro deve ser capaz de abordar uma variedadeespecialmente ampla de problemas. Entre os mais importantes destes problemas estão determinação do calor e trabalho envolvidos em muitos processos físicos e químicos.

1- GRANDEZAS FÍSICAS E DEFINIÇÕES EM TERMODINÂMICA

GRANDEZAS FUNDAMENTAIS

Tempo

A unidade fundamental do tempo t é o segundo, com o símbolo s.

Comprimento

A unidade de comprimento do Sistema Internacional é o metro,com o símbolo m. A unidade de comprimento no Sistema Inglês é o ft.
1m = 3,28084 ft

Massa

A unidade de massa do Sistema Internacional é o quilograma, com o símbolo kg. A unidade de massa do Sistema Inglês é a lbm.
1 kg = 2,20462 lbm

Temperatura

Caracteriza o equilíbrio térmico de um sistema e/ou o equilíbrio térmico de um sistema com o outro.

Construção do Termômetro

[pic][pic]

GRANDEZAS DERIVADAS

Força

A unidade do Sistema Internacional de força é o newton, com o símbolo N. É a força que aplicada a um corpo com a massa de um quilograma, lhe atribui uma aceleração de um metro por segundo por segundo.

[pic] Eq.(1.1)

onde 1/gc é o fator deproporcionalidade.

Segundo a definição de 1 newton

[pic] e [pic]

No Sistema Inglês

[pic] e [pic]

1 lbf = 4,4482216 N

Exemplo: Qual seria o peso, ou a força da gravidade, em lbf sobre um objeto de massa igual a 12 lbm num local em que a aceleração gravitacional é de 32 ft/s2?

Solução

[pic]

Exemplo: Uma balança de mola está calibrada de modo aindicar libras-massa num local em que a aceleração gravitacional tem o seu valor padrão 32,174 ft/s2. Se a balança for utilizada num local em que a aceleração da gravidade é de 32,3 ft/s2, qual será a massa de um objeto que pesa 15,0 lb de acordo com esta balança?

Solução: A balança de mola registra libras-força. Então, a força gravitacional sobre o objeto é de 15,0 lbf.

[pic]

PressãoA pressão P de um fluido sobre uma superfície é definida como a força normal exercida pelo fluido por unidade de área da superfície.
No Sistema Internacional, a unidade de pressão é o N/m2 ou Pascal (Pa).
No Sistema Inglês, a unidade de pressão é o libra-força por polegada quadrada, ou psi.

[pic]

As pressões são também medidas, muitas vezes, em termos da altura de uma coluna de fluidosob a ação da gravidade. Os manômetros de mercúrio são usados para dar leituras de pressão em polegadas ou em milímetros de mercúrio. A conversão destas unidades à força por unidade de área exige que se tenha a força exercida pela gravidade sobre a coluna de mercúrio.
A massa m da coluna de mercúrio é dada por

[pic]

Logo, a pressão exercida pelo mercúrio é

[pic]

A maior parte dosmanômetros dá leituras que representam a diferença entre a pressão medida e a pressão da atmosfera ambiente. Estas pressões são conhecidas como pressões manométricas e podem ser convertidas a pressões absolutas pela adição da pressão barométrica. Nos cálculos termodinâmicos é indispensável usar as pressões absolutas.

Exemplo: Um manômetro a contrapeso, com um pistão de 1 cm de diâmetro, estásendo usado para medir pressões com muita exatidão. Numa certa medição, o equilíbrio é atingido com uma massa de 6,14 kg sobre ele (incluindo-se aí a massa do pistão e a da plataforma). Qual é a pressão manométrica? A aceleração local da gravidade é 9,82 m/s2. Sendo de 9,97 N/cm2 a pressão barométrica, qual é a pressão absoluta?

Solução

[pic]

[pic]

[pic]

Trabalho

Sempre que uma...
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