AULA5

Páginas: 19 (4611 palavras) Publicado: 1 de setembro de 2015
UNISANTA – FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA
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DISCIPLINA: TERMODINÂMICA QUÍMICA I – NOTAS DE AULA
Prof. Antonio Santoro
3 - CALOR E TRABALHO
Trabalho e calor são a essência da termodinâmica. Assim é fundamental que o estudante de termodinâmica entenda claramente as duas definições tendo em vista que a análise correta de muitos problemas térmicos dependem da distinção entre elas.
3.1 - TrabalhoPodemos definir o trabalho termodinâmico como: "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. Observe
também que nossa definição não afirma que um peso foi realmente levantado ou que uma força agiu realmente através de uma dadadistância, mas que o único efeito externo ao sistema poderia ser o levantamento de um peso.
O trabalho realizado por um sistema é considerado positivo e o trabalho realizado sobre o sistema é negativo. O símbolo W designa o trabalho termodinâmico.
Em geral falaremos de trabalho como uma forma de energia. Vamos ilustrar a definição de trabalho fazendo uso de
dois exemplos. Considere como sistema abateria e o motor elétrico delimitados pela fronteira como mostrados na figura 3.1-1a
, e façamos com que o motor acione um ventilador. A pergunta
que segue é a seguinte: O trabalho atravessará a fronteira do sistema neste caso? Para responder a essa pergunta usando a definição de trabalho termodinâmico dada anteriormente vamos
substituir o ventilador por um conjunto de polia e peso como
mostra afigura 3.1-1b. Com a rotação do motor um peso pode
ser levantado e o único efeito no meio é tão somente o levantamento de um peso. Assim para o nosso sistema original da Fig.
3.1-1a concluímos que o trabalho atravessa a fronteira do sistema.
Agora, façamos com que o nosso sistema seja constituído somente pela bateria como mostra a figura 3.1-2. Neste caso
quem cruza a fronteira do sistema é a energiaelétricas da bateria. Constitui trabalho termodinâmico a energia elétrica cruzando
a fronteira do sistema?. Sem dúvida, como o conjunto é o mesmo do caso anterior, poderá ocorrer o levantamento de um peso,
então energia elétrica cruzando a fronteira do sistema também
constitui trabalho como definido anteriormente.
Unidades de Trabalho - Como já foi observado,
consideramos trabalho realizado por umsistema, 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.
Nossa definição de trabalho envolve o levantamento de um peso, isto é, o produto de uma unidade de força ( Newton) agindo atravésde uma distância ( metro). Essa unidade de trabalho no sistema Internacional é chamada de Joule, ( J ).
1 J = 1N.m


definimos POTÊNCIA como trabalho por unidade de tempo, e a representamos por W . Assim


W≡

δw
dt

a unidade de potência é Joule por segundo, denominada Watt ( W )
1W=1

J
s

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DISCIPLINA: TERMODINÂMICA QUÍMICA I – NOTAS DE AULA

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AULA05
Prof. Antonio Santoro
Trabalho Realizado Devido ao Movimento de Fronteira de um Sistema Compressível Simples num
Processo Quase-Estático - Já observamos que há várias maneiras pelas quais o trabalho pode ser realizado sobre ou por um sistema. Elas incluem o trabalho realizado por um eixo rotativo, trabalho elétrico e o trabalho realizado devido ao movimento da fronteira do sistema, tal como oefetuado pelo movimento do êmbolo num cilindro.
Neste curso vamos considerar com alguns detalhes o trabalho realizado pelo movimento da fronteira do sistema
compressível simples durante um processo quase-estático.
Consideremos como sistema o gás contido num cilindro com êmbolo, como mostrado na Fig 3.1-3. Vamos
tirar um dos pequenos pesos do êmbolo provocando um movimento para cima deste, de...
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