TERMODINÂMICA

VARIÁVEIS TERMODINÂMICAS

PROCESSOS TERMODINÂMICOS

CICLOS TERMODINÂMICOS

LEIS DA TERMODINÂMICA

2ª LEI

3ª LEI

1ª LEI

LEI ZERO

(Princípio da Conservação de Energia): Estabelece que a energia total de um sistema isolado permaneça constante, sendo apenas transformada de uma forma para outra.

Estabelece o princípio da entropia, que afirma que a entropia total de um sistema isolado sempre aumenta ou permanece constante em um processo termodinâmico. Ela também define a direção autônoma dos processos.

Afirma que é impossível atingir o zero absoluto (−273,15 °C) em um número finito de etapas através de processos termodinâmicos.

Estabelece o conceito de temperatura e equilíbrio térmico, afirmando que se dois sistemas estão em equilíbrio térmico com um terceiro, então eles estão em equilíbrio térmico entre si.

São as grandezas que caracterizam um sistema termodinâmico, como temperatura, pressão, volume, energia interna, entalpia e entropia.

Quantidade de substância (n): Refere-se à quantidade de emissão, átomos ou partículas presentes em um sistema. É expresso em unidades como mol ou número de partícula.

Temperatura (T): É uma medida da energia cinética média das partículas em um sistema. É expresso em unidades como graus Celsius (°C), Kelvin (K) ou Fahrenheit (°F).

Volume (V): É o espaço ocupado por um sistema. Pode ser expresso em unidades como metros cúbicos (m³), litros (L) ou centímetros cúbicos (cm³).

Processo Isotérmico: Nesse processo, a temperatura do sistema permanece constante ao longo da transformação. Isso significa que a energia térmica alterada ou removida é igual à variação da energia interna do sistema. Durante um processo isotérmico, a pressão e o volume do sistema podem variar.

São as mudanças que um sistema termodinâmico pode sofrer. Alguns exemplos comuns são processos isotérmicos

Processo Adiabático: Nesse processo, não há transferência de calor entre o sistema e o ambiente externo. Isso implica que a variação de energia interna é igual ao trabalho realizado no sistema. Como resultado, a temperatura do sistema pode mudar durante um processo adiabático.

São sequências de processos termodinâmicos que retornam o sistema à sua condição inicial. Exemplos famosos incluem o ciclo de Carnot, o ciclo de Rankine (usado em usinas de energia térmica) e o ciclo Otto (usado em motores de combustão interna).

Ciclo Rankine: É um ciclo termodinâmico utilizado em usinas de energia térmica para a geração de eletricidade. O ciclo Rankine é baseado na utilização de um fluido de trabalho, geralmente água, que passa por um processo de aquecimento, expansão, resfriamento e ventilação. É um ciclo de vapor que utiliza uma turbina a vapor para gerar trabalho mecânico.

Ciclo de Carnot: É considerado o ciclo termodinâmico mais eficiente possível para a conversão de calor em trabalho. Consiste em dois processos isotérmicos e dois processos adiabáticos, operando entre uma fonte de calor quente e uma fonte de calor frio. O ciclo de Carnot é um modelo teórico usado para comparar o desempenho de outros ciclos termodinâmicos.

Ciclo Brayton: Também conhecido como ciclo de turbina a gás, é amplamente utilizado em turbinas a gás e em motores de aviação. Consiste em quatro processos: adiabática do ar, combustão a pressão constante, expansão adiabática do gás de combustão e resfriamento a volume constante

Equações e relações termodinâmicas

Lei de Boyle-Mariotte: Essa lei estabelece a relação inversa entre a pressão e o volume de um gás mantido a temperatura constante. Matematicamente, é expresso como: P1V1 = P2V2, onde P1 e V1 são a pressão e o volume iniciais, e P2 e V2 são a pressão e o volume finais.

Lei de Charles: Essa lei descreve a relação direta entre o volume e a temperatura de um gás, mantendo a pressão constante. Matematicamente, é expresso como: V1/T1 = V2/T2, onde V1 e T1 são o volume e a temperatura inicial, e V2 e T2 são o volume e a temperatura final.

Equação dos gases ideais: A aprovação dos gases ideais relaciona a pressão (P), o volume (V), a quantidade de substância (n) e a temperatura (T) de um gás. A tolerância é dada por: PV = nRT, onde R é a constante dos gases ideais.

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Entropia (S): É uma medida da distribuição de energia em um sistema e está relacionada à quantidade de desordem ou aleatoriedade. A entropia aumenta em um sistema isolado ao longo do tempo, de acordo com a segunda lei da termodinâmica.

Energia interna (U): É a energia total contida em um sistema, incluindo a energia cinética e potencial das partículas que o compõem.

Pressão (P): É a força exercida pela unidade de área em um sistema. É geralmente medida em unidades de pascal (Pa), atmosfera (atm), bar ou libra por polegada quadrada (psi

Entalpia (H): É a soma da energia interna de um sistema e do produto da pressão pelo volume. Ela representa a quantidade total de energia que pode ser trocada entre o sistema e o ambiente em forma de calor a pressão constante.

Processo Isocórico (ou Processo Isométrico): Nesse processo, o volume do sistema permanece constante. Como não há mudança de volume, não há trabalho realizado. A variação de energia interna é igual à quantidade de calor desligada ou removida do sistema.

Processo Isobárico: Nesse processo, a pressão do sistema é mantida constante. A variação de energia interna está relacionada à variação de volume e à quantidade de calor adicionada ou remoção do sistema. A temperatura pode variar durante um processo isobárico.

Processo Cíclico: É um processo termodinâmico em que o sistema retorna ao seu estado inicial após passar por uma série de transformações. Um exemplo comum de um processo cíclico é o ciclo de Carnot, que consiste em uma sequência de processos adiabáticos e isotérmicos.