OS FUNDAMENTOS DE TERMODINÂMICA

FACULDADE MAURICIO DE NASSAU

CURSO: ENGENHARIAS

DISCIPLINA: FUNDAMENTOS DE TERMODINÂMICA

PROFESSORA: JOSEDITE SARAIVA DE SOUZA

ALUNA: CARLA ANDREA COUTO DE MEDEIROS

RELATÓRIO AULA PRÁTICA

APLICAÇÃO DA PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA

Campina Grande, 08/11/2017

1. INTRODUÇÃO

A termodinâmica estuda as relações entre o calor trocado e o trabalho realizado num processo físico, que envolve uma massa de gás e o meio externo, ou seja, o meio ambiente.

Primeira Lei da Termodinâmica, também chamada de primeiro princípio da termodinâmica, essa lei é conhecida como o Princípio da Conservação da Energia. Para todo e qualquer sistema termodinâmico há uma função característica, que é conhecida como energia interna.

Dentro desse contexto podemos enunciar essa primeira lei da seguinte maneira: a variação da energia interna entre dois sistemas pode ser determinada pela diferença entre a quantidade de calor e o trabalho trocado com o meio ambiente.

Matematicamente essa lei pode ser escrita da seguinte forma:

ΔU = Q – T

Onde:

• Q é a quantidade de calor recebida ou cedida;
• T é o trabalho realizado pelo sistema ou que é realizado sobre o mesmo;
• ΔU é a variação da energia interna do sistema.

Essa lei tem aplicação prática em três transformações particulares de um gás perfeito. Lembrando que um gás perfeito ou ideal é um modelo idealizado para o comportamento de um gás, o qual obedece às leis de Gay Lussac, lei de Boyle Mariotte e a lei de Charles. 

- Transformação Isotérmica 

Essa transformação ocorre, como o próprio nome indica, à temperatura constante, de modo que a variação da energia interna do gás é igual a zero, pois a energia

interna inicial é igual à energia interna final, ΔU = 0. Dessa forma, fica que a quantidade de calor do sistema é igual ao trabalho realizado pelo mesmo, ou seja, Q= T. 

- Transformação Isovolumétrica 

Essa é um tipo de transformação de um gás perfeito que ocorre a um volume constante, ou seja, o volume do gás permanece o mesmo durante todo processo termodinâmico. Sendo o volume constante podemos concluir que o trabalho é igual a zero, dessa forma temos que a equação que descreve a primeira lei da termodinâmica fica do seguinte modo: ΔU = Q

- Transformação Adiabática 

Nessa transformação o gás não troca calor com o meio externo, seja porque ele está termicamente isolado ou porque o processo ocorre suficientemente rápido de forma que o calor trocado possa ser considerado desprezível, ou seja, Q = 0. Em uma expansão adiabática o volume do gás aumenta, a pressão diminui e a temperatura diminui. Já na compressão adiabática ocorre que o volume diminui, a pressão e a temperatura aumentam. Essa transformação pode ser percebida nos sprays de desodorante em geral. 

O objetivo da respectiva experiência tem como: compreender o princípio da conservação da energia na prática; efetuar o balanço de energia no volume de controle e determinar o ganho e a perda de calor do sistema.

1. DADOS EXPERIMENTAIS

Para o estudo dessa prática, foram utilizados equipamentos de troca térmica, o qual foi usado na bancada de trocadores de calor de tubos concêntricos, bem como água encanada.

[pic 3]

Na prática em estudo foram aplicados os seguintes valores:

• Vazão volumétrica de entrada do fluido quente = 1,3 l/min
• Vazão volumétrica de entrada do fluido frio = 4,3 l/min
• Temperatura de entrada do fluido frio = 29,3°C
• Temperatura de saída do fluido frio = 32,9°C

Havendo nesse caso a troca de calor.

1. CÁLCULOS

Calor sensível e calor latente