primeira lei da termodinamica

FENOTRAN I

FENÔMENOS DE TRANSPORTE - I
Mecânica dos Fluidos
MD 06: Primeira Lei da Termodinâmica

Prof. Lucrécio Fábio
Atenção: estas notas destinam-se exclusivamente a servir como roteiro de estudo. Figuras e tabelas de outras fontes foram reproduzidas estritamente com fins didáticos.

FENOTRAN I

Primeira Lei da Termodinâmica
Para um sistema fechado, que encerra uma quantidade fixa de massa, a primeira lei da termodinâmica pode ser escrita na forma:

E 

1

Q2  1W2

(1)

A equação 1 pode ser reescrita em termos de taxa, ou seja:

dE 
  W

 Q

dt Sistema

(2)

2

FENOTRAN I

onde a energia total do sistema é dada por:

E sistema 



edm 

M(sistema)

 e ρdV

(3)

V(sistema)

A figura ao lado mostra um volume de controle em que calor, trabalho e massa atravessam a superfície de controle. Diagrama esquemático de um volume de controle para análise da equação da Primeira Lei da Termodinâmica

3

FENOTRAN I

E o fluido que atravessa a superfície de controle transporta uma energia por unidade de massa igual a:

V2 eu 
 gz
2

(4)

Observações:
1. A energia é referenciada a certo estado da substância e a sua posição.
2. Toda vez que o fluido entra no volume de controle ou sai dele existe um trabalho de movimento de fronteira associado.

4

FENOTRAN I

Para deduzir a formulação de volume de controle da primeira lei da termodinâmica, fazemos:

N=E

e

=e

Na equação:

dN 

ρdV 
 

dt s
t VC

dE 

eρdV 
 

dt s
t VC


 ρV.dA

Equação 24 do
UD 05

SC


 eρV.dA

(5)

SC

5

FENOTRAN I

Substituindo a equação 2 na equação 5, tem-se:




Q  W  eρdV 

t VC


 eρV.dA

(6)

SC

A equação 6 fornece a formulação de volume de controle da primeira lei da termodinâmica.

Para obter uma formulação adequada e conveniente à solução de
 . problemas, examinaremos o termo de taxa de