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Termodinâmica - Conceitos e
Definições
Termodinâmica
Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
15 pag.
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Prof.	
  Marcelo	
  Perencin	
  de	
  Arruda	
  Ribeiro	
  
Departamento	
  de	
  Engenharia	
  Química	
  
2º	
  Semestre	
  de	
  2016	
  
Universidade Federal de São Carlos 
Conceitos e Definições 
101044 B - Termodinâmica para Engenharia Química 1 
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Sistema	
  
(dentro)	
  
Fronteiras	
  
(Limite)	
  
Ambiente	
  ou	
  
Vizinhanças	
  
(fora,	
  externo)	
  
Conceitos	
  e	
  Definições	
  
Sistema Termodinâmico (Sistema Fechado) 
“Quantidade de matéria com massa e identidade definidas sobre a qual 
nossa atenção é dirigida.” 
[ Termodinâmica - Van Wylen, Borgnakke, Sonntag] 
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Conceitos	
  e	
  Definições	
  
Sistema isolado: 
Fronteiras:	
  	
  
•  fixa	
  ou	
  móvel	
  
•  AdiabáDca	
  ou	
  diatérmica	
  
•  (permeável	
  ou	
  impermeável	
  -­‐	
  subsistemas)	
  
[ Termodinâmica - Van Wylen, Borgnakke, Sonntag] 
Sistema Termodinâmico 
•  Não	
  interage	
  com	
  o	
  ambiente	
  
•  Não	
  há	
  fluxos	
  de	
  calor,	
  trabalho	
  ou	
  matéria	
  
•  Fronteiras:	
  rígidas,	
  impermeáveis,	
  adiabáDcas	
  
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Conceitos	
  e	
  Definições	
  
[ Termodinâmica - Van Wylen, Borgnakke, Sonntag] 
Sistema Aberto ou Volume de Controle (VC) 
“Região do espaço (objeto de estudo) separado das vizinhanças por 
uma superfície de controle (SC)” 
Em trechos, Superfícies de Controle 
podem permitir transporte de: 
•  Massa 
•  Calor 
•  Trabalho 	
  
Muitos	
  processos	
  de	
  engenharia	
  
envolvem	
  escoamento	
  de	
  massa	
  
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Conceitos	
  e	
  Definições	
  
Sistema	
  
Massa	
  
Energia	
  
Massa	
  
Energia	
  
Sistema	
  aberto	
  
(Volume	
  de	
  Controle)	
  
Sistema	
  
Energia	
  
Energia	
  
Sistema	
  fechado	
  
(Sistema)	
  
Sistema	
  
Sistema	
  isolado	
  
Principais Tipos de Sistemas 
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Conceitos	
  e	
  Definições	
  
Pontos de Vista Macroscópico e Microscópicos 
25	
  mm	
  
Descrição 
Gás monoatômico 
1020	
  átomos	
  
ry	
  
rx	
  
rz	
  r	
  
0	
  
x	
  
z	
  
y	
  
0	
  
x	
  
z	
  
y	
  
vy	
  
vx	
  
vz	
  v	
  
rx,	
  ry,	
  rz,	
  vx,	
  vy,	
  vz	
  
Pelo	
  menos	
  
6	
  x	
  1020	
  equações	
  
MECÂNICA CLÁSSICA 
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Conceitos	
  e	
  Definições	
  
Pontos de Vista Macroscópico e Microscópicos 
MECÂNICA ESTATÍSTICA 
Função densidade de 
probabilidade da 
distribuição de velocidade 
de gases nobres a 298.15 
K (25 °C). 
[A área é adimensional] 
[	
  hXp://en.wikipedia.org/wiki/File:MaxwellBoltzmann-­‐en.svg	
  ]	
  
Descrição 
Gás monoatômico 
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Conceitos	
  e	
  Definições	
  
Pontos de Vista Macroscópico e Microscópicos 
TERMODINÂMICA CLÁSSICA 
Efeitos gerais ou médios de várias moléculas que 
podem ser medidos ou inferidos experimentalmente. 
Descrição 
Gás monoatômico 
•  Pressão	
  (P)	
  
•  Temperatura	
  (T)	
  
•  Volume	
  (V)	
  
•  massa	
  (m)	
  {quanDdade	
  de	
  matéria	
  (N)}	
  
“Essas observações macroscópicas são completamente 
independentes de nossas premissas a respeito da natureza 
da matéria”. 
Abordagem	
  
válida	
  para	
  Meio	
  
Concnuo	
  
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Conceitos	
  e	
  Definições	
  
Meio Contínuo 
Um meio contínuo é um corpo que pode ser subdividido continuamente em 
elementos infinitesimais mantendo as mesmas propriedades do material 
macroscópico. 
 
Alguns fenômenos físicos podem ser descritos assumindo que o material seja um 
meio contínuo, como se toda a matéria fosse distribuida continuamente em todo 
espaço da região ocupada. 
Abordagem	
  
discreta	
   Abordagem	
  
Concnua	
  ρd =md / Vd = mc / Vc =ρc 
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Conceitos	
  e	
  Definições	
  
Meio Contínuo 
ρ(V) =m(V) /V 
V 
ρ =m /V = cte 
Meio contínuo 
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Conceitos	
  e	
  Definições	
  
Estado Termodinâmico 
Condição	
  do	
  Sistema!	
  	
  
Caracterizado	
  pelos	
  valores	
  das	
  Propriedades	
  Termodinâmicas!	
  
Conjunto	
  de	
  parâmetros	
  que	
  caracterizam	
  macroscopicamente	
  o	
  estado	
  de	
  um	
  
sistema	
  (das	
  substâncias	
  que	
  o	
  compõem)	
  em	
  equilíbrio.	
  
Propriedades Termodinâmicas 
Pressão	
  (P),	
  Temperatura	
  (T),	
  Volume	
  (V),	
  massa	
  (m),	
  quanDdade	
  de	
  matéria	
  (N)	
  …	
  
Mecânica	
  Clássica:	
  	
   rx,	
  ry,	
  rz,	
  vx,	
  vy,	
  vz	
  de	
  todas	
  as	
  moléculas	
  
Mecânica	
  EstacsDca:	
  	
   Parâmetros	
  da	
  função	
  densidade	
  de	
  probabilidade.	
  
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Conceitos	
  e	
  Definições	
  
EquilíbrioTermodinâmico 
•  Primitivas: medidas diretamente (P, V, T, m) 
•  Derivadas: calculadas apartir de propriedades primitivas (U, H, S, G, …) 
•  Intensivas: não dependem da massa (P, T, ρ, v = 1/ρ) 
•  Extensiva: dependem da massa (V, m, H, S, …) 
Obs: extensiva/massa = intensiva 
V/m = v (m³/kg); H/m = h, ... 
Quando um sistema está em equilíbrio em relação a todas as mudanças possíveis 
de estado. 
Propriedades Termodinâmico: Classificação 
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Conceitos	
  e	
  Definições	
  
Processo 
Caminho	
  definido	
  pela	
  sucessão	
  de	
  estados	
  que	
  o	
  sistema	
  percorre.	
  	
  
“Variação	
  das	
  propriedades	
  com	
  o	
  tempo”.	
  
[ Termodinâmica - Van Wylen, Borgnakke, Sonntag] 
Quando	
  o	
  peso	
  for	
  reDrado,	
  
o	
  sistema	
  não	
  estará	
  mais	
  
em	
  equilíbrio	
  e	
  as	
  
propriedades	
  não	
  mais	
  
podem	
  descrever	
  o	
  estado.	
  
Definimos	
  processos	
  ideais	
  
de	
  quase-­‐equilíbrio.	
  
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Conceitos	
  e	
  Definições	
  
Processo de quase-equilíbrio 
Quando um processo ocorre por sucessivas modificações infinitesimais do 
equilíbrio termodinâmico. Todos os estados que o sistema passa podem ser 
considerados estados de equilíbrio. 
⇒ Muitos processos podem ser modelados, com boa precisão, como processos 
de quase-equilíbrio. 
Retirada um por vez 
Termodinâmica 
(propriedades) 
descreve o estado por 
todo o processo 
Termodinâmica 
descreve só os 
estados de 
equilíbrio 
inicial e final. 
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Conceitos	
  e	
  Definições	
  
Outros Processos idealizados úteis 
-­‐  Processo	
  Isotérmico	
  –	
  a	
  temperatura	
  constante	
  
-­‐  Processo	
  Isobárico	
  –	
  a	
  pressão	
  constante	
  
-­‐  Processo	
  Isométrico/isovolumétrico/isocórico	
  –	
  a	
  volume	
  constante	
  
-­‐  Processo	
  AdiabáKco	
  –	
  sem	
  transferência	
  de	
  calor	
  
Ciclos 
Quando um sistema parte de um estado inicial dado, passa por mudanças de estado 
(processo) e finalmente retorna ao estado inicial. 
 
Neste caso todas as propriedades são iguais no estado inicial e final do sistema. 
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