Conceitos iniciais e propriedades termodinâmicas

 Aula-tema: Conceitos iniciais e propriedades termodinâmicas.

Esta etapa é importante para iniciarmos os estudos de termodinâmica, aprendendo a identificar, representar e calcular os conceitos iniciais como pressão, volume e temperatura. As propriedades termodinâmicas podem ser divididas em duas classes gerais, as intensivas e as extensivas.

Propriedade Extensiva - Chamamos de propriedade extensiva àquela que depende do tamanho ( extensão ) do sistema e/ou volume de controle. Assim, se subdividirmos um sistema em várias partes ( reais ou imaginárias ) e se o valor de uma dada propriedade for igual à soma das propriedades das partes, esta é uma variável extensiva. Por exemplo: Volume, Massa, etc.

Propriedade Intensiva - Ao contrário da propriedade extensiva, a propriedade intensiva, independe do tamanho do sistema. Exemplo: Temperatura, Pressão etc.

Propriedade Específica - Uma propriedade específica de uma dada substância é obtida dividindo-se uma propriedade extensiva pela massa da respectiva substância contida no sistema. Uma propriedade específica é também uma propriedade intensiva do sistema. Exemplo de propriedade específica:

Volume específico , v,

PASSOS

Passo 1 – A turbina construída por Hero, para efeitos de curiosidade, era constituída por um globo contendo água do qual vapor fervente poderia escapar através de dois bocais, como mostrado na figura.

Máquina de Hero

Fogo colocado abaixo de um recipiente fervia a água e vapor escapava pelos tubos verticais entrando no globo. De lá vapor era expelido pelos bocais, fazendo com que o globo girasse.

Para que o globo gire é necessário uma força de 5N na extremidade de cada bocal, cada bocal tem o diâmetro de 0,5 cm. Qual deve ser a pressão interna do globo?

Passo 2 – Compare a pressão exercida pelo vapor d’água sobre o globo, encontrada no passo 1, e a pressão interna de um pneu de carro (30 PSI).

Passo 3 – O vapor de água dentro do globo esta com uma titulação de 0,1 e adotando o valor de pressão encontrado no 1º passo qual deve ser a fração em volume ocupada pelo vapor d’água?

Passo 4 – O globo inicialmente tem vapor de água superaquecido a 90°C e os bocais se encontram vedados, qual deve ser a temperatura que o vapor atinge quando iniciamos o movimento do globo? Adote a pressão encontrada no 1°passo. (dica: trate o problema como uma transformação gasosa)