Termodinamica

ETAPA 1

Aula-tema: Substâncias puras e suas propriedades.

Essa etapa é importante para que você estude as propriedade 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.

Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

PASSOS

Propriedade Extensiva - Chamamos de propriedade extensiva aquela 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, v = V / m

Passo 1

Calcular qual deve ser a pressão interna do globo.

De acordo com a turbina construída por Hero, para efeito de curiosidade, era constituída por

um globo, contendo água e, do qual, vapor fervente poderia escapar através de dois bocais,

como mostrado na figura.

Fogo colocado abaixo de um recipiente fervia a água e vapor escapava pelos tubos verticais,

entrando no globo. Conforme o vapor era expelido pelos bocais, o globo era colocado em

movimento giratório. 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.

Resposta:

Pressão = Força / Área

Força = 5N

Diâmetro Bocal = 0,5 Cm = 0,005 m

Área = = ᴨ.0,0025² = 19,6 x 10 ^-6 m²

P = 5 / 1,96 x 10 ^-5

P = 254,63 KPa

Passo 2

Comparar 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).

Resposta:

1 PSI = 6,894757 KPa

30 PSI = 6.894757 . 30 = 206.84271 KPa

Ou 254,63 KPa / 6,894757 = 36,93 PSI

Passo 3

Calcular qual a fração em volume ocupada pelo vapor d’água, sabendo que o vapor de água

dentro do globo está com uma titulação de 0,1 e adotando o valor de pressão encontrado no 1º

passo.

Resposta:

Titulo

X = 0,1(10%)

254,63 KPa = 127,43°C - vl = 0,001067 – Vv = 0,71871

V= vl+X∙(Vv-vl)

V= 0,001067+0,1∙ (0,71871 - 0,001067)

V= 0,07253 m³

Passo 4

Calcular a temperatura que o vapor atinge quando iniciamos o movimento do globo, de modo

que o globo inicialmente tem vapor de água superaquecido a 90°C e os bocais se encontram

vedados. Adote a pressão encontrada no 1° passo. (dica: trate o problema como uma

transformação gasosa).

Ao final dessa etapa, o grupo deverá apresentar relatório resumido ao professor da disciplina,

contendo todos os passos dessa etapa em uma data previamente definida.

Resposta:

1 K = º C + 273

K = 90 + 273 = 363 K

* Para pressão inicial: 255.102 kPa, TABELA B 1.2, encontramos T inicial: 127,43 ºC

K = 127,43 + 273 = 400,43 K

ETAPA 2

Aula-tema: Substâncias puras e suas propriedades.

A panela de pressão foi inventada pelo físico francês Denis Papin, que publicou em 1861

uma descrição do equipamento, denominando-o digestor. Numa reunião de cientistas da Royal Society, Papin demonstrou que o seu invento era capaz de reduzir ossos a gelatina comestível. Sabemos que a água ferve normalmente a 100º C, ao nível do mar e num recipiente aberto. Qualquer que seja o tempo que a água demore para ferver nessas condições, a temperatura continuará a mesma. O excesso de calor produzirá apenas a evaporação mais

rápida da água. É possível a água alcançar temperaturas maiores do que 100ºC?

É possível, contanto