Termodinâmica, a primeira lei da termodinâmica

JUNDIAÍ

2013

ÍNDICE

1. Introdução 6

2. Materiais e Métodos 7

3. Desenvolvimento 7

4. Conclusão 12

RESUMO

Tem como objetivo favorecer a aprendizagem, estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e eficaz, promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo, oferecer diferenciados ambientes de aprendizagem, promover a aplicação de teoria e conceitos para a solução de problemas relativos à profissão. Assim colocando em prática conhecimentos adquiridos em sala de aula e com o auxilio do professor, sendo capaz de identificar, pesquisar, dimensionar, analisar e avaliar processos e dispositivos baseados nos princípios da termodinâmica.

Palavras-chave: Termodinâmica, 1° Lei da Termodinâmica, .

1. INTRODUÇÃO

Tem como objetivo favorecer a aprendizagem, estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e eficaz, promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo, oferecer diferenciados ambientes de aprendizagem, promover a aplicação de teoria e conceitos para a solução de problemas relativos à profissão. Assim colocando em prática conhecimentos adquiridos em sala de aula e com o auxilio do professor, sendo capaz de identificar, pesquisar, dimensionar, analisar e avaliar processos e dispositivos baseados nos princípios da termodinâmica.

Iniciaremos os estudos de termodinâmica, aprendendo a identificar, representar e calcular os conceitos iniciais como pressão, volume e temperatura.

Calor seria a energia que se transfere de um corpo para o outro ou de um ponto para o outro de um mesmo corpo, movido pela diferença de temperatura.

Por definição, padronizou-se que a quantidade de calor é positiva, quando é fornecido calor ao sistema (aumentando a energia interna) e negativo, quando é retirado calor do sistema.

Um sistema termodinâmico produz trabalho quando toda a energia liberada pode ser convertida em energia potencial de posição, ou seja, deslocamento.

A primeira lei da termodinâmica foi formulada por Helmholtz na metade do século XIX, baseando-se num princípio fundamental em física: a conservação da energia. A primeira lei pode ser enunciada da seguinte forma: “A energia interna de um sistema termodinâmico se conserva se for considerada a transferência de calor”.

Entretanto, como os processos termodinâmicos envolvem também trocas de calor, além do trabalho mecânico, este princípio foi ampliado e introduzido o conceito de energia interna de um sistema.

Aplicação em processos termodinâmicos

 Adiabático: o sistema não troca calor com o ambiente.

 Isocórico: o volume permanece constante.

 Isobárico: a pressão permanece constante.

 Isotérmico: a temperatura permanece constante.

 Cíclico: o sistema retorna ao estado inicial.

Ou seja, a transferência de calor é igual ao trabalho realizado, este resultado se aplica no estudo de máquinas térmicas que operam em ciclos repetidos.

Thomas Newcomen, em 1705, criou um dos primeiros motores construídos com a finalidade de bombear água de uma mina de carvão.

Em 1763, James Watt, notou a baixíssima eficiência da máquina de Newcomen e suspeitou que grande parte do vapor quente poderia ser resfriado, condensado e ter seu volume bastante reduzido ao entrar no cilindro resfriado. Ele introduziu diversas inovações à máquina de Newcomen.

2. Materias e Métodos

A atividade prática supervisionada (ATPS) é um procedimento metodológico de ensino-aprendizagem desenvolvido por meio de um conjunto de etapas programadas e supervisionadas e que tem por objetivos:

 Favorecer a aprendizagem.

 Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e eficaz.

 Promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo.

 Desenvolver os estudos independentes, sistemáticos e o autoaprendizado.

 Oferecer diferentes ambientes de aprendizagem.

 Auxiliar no desenvolvimento das competências requeridas pelas Diretrizes Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduação.

 Promover a aplicação da teoria e conceitos para a solução de problemas práticos relativos à profissão.

 Direcionar o estudante para a busca do raciocínio crítico e a emancipação intelectual.

3. Desenvolvimento

Etapa 2: Substâncias puras e suas propriedades.

Passo 1: Determinar a pressão e o volume específico dentro da panela quando á água entrar em ebulição a 120ºC, com auxílio de uma tabela de vapor d’água.

Conforme tabela, quando á água entrar em ebulição a 120ºC, teremos uma pressão de 198,5 kPa, Volume Liquido de 0,001060 m3kg e Volume Gasoso de 0,89186 m3kg .

Portanto:

Vesp =0,001060 + 0,89186 = 0,89292 m3kg.

Passo 2: Calcular as dimensões (altura, largura e densidade) do pino na válvula principal, sabendo que a panela padrão de 5 litros é projetada para ter uma saída de vapor pela válvula principal (diâmetro interno de 0,3 cm) quando atingir a pressão igual à pressão de água saturada a 120°C.

Altura: 30 mm

Largura: Diâmetro de 20 mm

Densidade: 0.55 P

Passo 3: A válvula de segurança tem que suportar uma força 25% maior que a força exercida sobre a válvula principal, superado esse valor ela se rompe deixando o vapor sair e, consequentemente, baixando