Clique no link da Rádio PiemonteFM. Ultrapassamos a marca de 2 milhões e MEIO de acessos. Obrigado pela divulgação de nosso portal de notícia. Contato por email rafael@df.ufcg.edu.br. Agradecemos a todos pela participação, tendo como o único editor o professor Rafael Rodrigues da UFCG, Cuité-PB. Programa informativo GEMAG, aos domingos, 12:30h às 14h, na rádio PiemonteFM, transmitido por este blog. .
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sexta-feira, 19 de setembro de 2025
Aulas 29 e 30-25.1-Instrumentação I, velocidade média das moléculas, as Leis da Termodinâmica e Entropia, ministrada pelo professor Rafael, nesta sexta, 19 de setembro,
Aula 29-25.1-Instrumentação I. Penúltima semana de aula da UFCG, período atrasado 2015.1. Em seguida veremos a aula 30, tendo o vídeo da Live de hoje, 20 de setembro.
Hoje, 19 de setembro, teremos a aula 29 da disciplina de de instrumentação I, UFCG-2051.1, será a Live18 de introdução à Física, transmitida pelo blog rafaelrag.
Esta live foi transmitida direto da serra de Paquivira via satélite. A qualidade do sinal de transmissão não é boa. Esse é um dos problemas das aulas remotas, nem sempre a qualidade das da imagem é de boa visibilidade e nem sempre os estudantes do interior tem internet de boa qualidade.
Vamos estudar essa semana Calorimetria, Trabalho termodinâmico e as leis da termodinâmica e entropia. Iniciaremos a aula de hoje fazendo uma revisão da aula anterior.
Segue no grupo de whatsapp da disciplina, a Lista de exercícios sobre termodinâmica em PDF.
A aula 29 de Instrumentação I, nesta sexta-feira, 19 de setembro, ministrada pelo professor Rafael, dando continuidade ao estudo de Física Térmica, será visto a velocidade média das moléculas de um gás ideal, as Leis da Termodinâmica e Entropia, será disponível no blog ciências e educação.
Um processo irreversível é aquele processo que não acontece espontaneamente. Vai mas não volta. No caso contrário é dito reversível. Fluido operante: agentes intermediários, recebe uma certa quantidade de calor faz um trabalho e perde uma quantidade de calor sob forma de vapor, energia, etc. Entropia, fornece uma direção e o grau de ordenação.
Aula 30-25.1-Instrumentação I, velocidade média das moléculas, as Leis da Termodinâmica e Entropia.
Lei zero da termodinâmica
Considere dois sistemas A e B em equilíbrio térmico com um sistema C, então A e B estão em equilíbrio térmico também.
Primeira Lei da termodinâmica
A primeira lei da Termodinâmica é uma generalização do princípio de conservação de energia, levando em conta a energia térmica em forma de Calor. Ela relaciona o calor com a variação de energia interna e o trabalho realizado pelo sistema.
Se um sistema termodinâmico recebe uma quantidade de energia térmica ΔQ, sofrerá uma variação de energia interna ΔU e realiza um trabalho W, resulta em.
ΔQ= ΔU+W
Definição de pressão P
P =F/A
Com F sendo a força e A a área da superfície em que atua a força F.
Unidades de pressão:
No SI: Pa(pascal) é igual a um newton por metro quadrado.
1Pa=N/m2
que está relacionada a pressão atmosférica (atm),devido ao peso da mistura de gases:
1atm=76cmHg=760mmHg=1,013x105N/m2
(mmHg-significa milímetro de mercúrio. Lembre-se que 1cm=10mm, 1m=103mm.)
A pressão atmosférica foi medida pela primeira vez pelo discípulo de Galileu, Torricelli, em 1643. Ele usou um tubo cheio de mercúrio com uma das extremidade aberta e colocou dentro de uma vasilha contendo mercúrio e observou que o fluido dentro do tubo ficou a uma altura de 76cm da superfície.
Torricelli Agora iremos fazer aplicaçõe de Trabalho em Termodinâmica
Trabalho em Termodinâmico
Considerando um sistema termodinâmico sob uma pressão constante, então a força será constante e, o trabalho termodinâmico realizado para levar o sistema de um estado inicial ao estado final, torna-se:
W=FD=PAD=PΔV
(pressão vezes a variação de volume).
Portanto, em uma expansão o trabalho será positivo, pois ΔV>0. No caso de uma compressão, W<0, pois ΔV<0.
Se for dado um diagrama PV (pressão versus o volume), o trabalho será a área abaixo da curva.
A pressão varia com a altitude.
Máquina Térmica
Enunciado da segunda lei da termodinâmica, para uma máquina térmica.
É impossível existir um processo cíclico em que uma máquina térmica transforme integralmente em trabalho, retirando calor Qq de um reservatório de uma fonte a temperatura quente Tq para um reservatório de uma fonte a temperatura fria TF, realizando um trabalho termodinâmico W= Qq - QqF, sem perder energia térmica QF, para a fonte fria.
Rendimento
𝜼=W/Qq
ou seja,
𝜼=(Qq-QF)/Qq=Qq/Qq- QF/Qq=1-QF/Qq
Portanto, o rendimento torna-se:
𝜼=1-QF/Qq
Exemplo: Considere uma excelente máquina térmica operando em ciclo transferindo 400J de uma fonte quente, realiza trabalho, liberando 50J para uma fonte fria.
a) Qual o rendimento?
b) Qual o trabalho termodinâmico realizado?
Solução
a) Dados: QF=50J e Qq=400J
Rendimento
𝜼=1-QF/Qq=1-50/400=1-1/8=7/8=0,875=87,5%
b) Trabalho
W=Qq-QF=(400-50)J=350J
Refrigerador
Enunciado da segunda lei da termodinâmica, para um Refrigerador.
É impossível realizar um processo ciclo, cujo o único efeito seria retirar calor Q_f de um reservatório de uma fonte a temperatura fria T_f para um reservatório de uma fonte a temperatura quente T_q, sem realizar trabalho W. Na geladeira, esse trabalho termodinâmico W é realizado pelo motor e o compressor.
Entropia e Segunda Lei da termodinâmica. Um processo irreversível é aquele processo que não acontece espontaneamente. Vai mas não volta. Exemplo, quando uma panela com feijão derrama sobre uma mesa, é impossível o feijão retornar para a panela sozinho.
No caso contrário é dito um processo reversível. Fluido operante: agentes intermediários, recebe uma certa quantidade de calor faz um trabalho e perde uma quantidade de calor sob forma de vapor, energia, etc. Entropia, fornece uma direção e o grau de ordenação: A variação de entropia, para uma variação infinitesimal da temperatura é definida por
ΔS > ⌠dQ/T ou ΔS= ⌠dQ/T
O sinal de maior é para um processo irreversível e o sinal de igualdade é para um sistema termodinâmico reversível, definida pelo Físico alemão Rudolph Clausius(1822-1888), no estudo de fenômenos naturais.
No caso de uma transformação isotérmica, isto é, quando a transferência de calor é realizada a temperatura constante, a entropia torna-se:
ΔS > Q/T (processo irreversível )
ou
ΔS= Q/T (processo reversível )
Considere um gás em contato com um reservatório de calor sob um processo (de transferência de calor) isotérmico. Note que, para o gás,
ΔSg= - Q/Tq<0.
Para o reservatório,
ΔSR= Q/TF>0.
A variação total da entropia do sistema gás mais reservatório é positiva,
ΔS=ΔSg+ΔSF= Q/TF-Q/Tq>0.
Máquina Térmica Ideal, operando em ciclo
No caso de máquina térmica reversível, ideal de Carnot, que opera em ciclo, absorvendo energia em forma de calor de uma fonte quente, Q_q, realiza trabalho W e libera calor para a fonte fria, Q_F, a entropia total é nula.
ΔS=ΔS_g+ΔS_F=Q_q/T_q-Q_F/T_F=0.
ΔS=ΔSg+ΔSF= Qq/Tq-QF/TF=0.
Portanto,
Qq/QF=Tq/TF(Temperatura da fonte quente dividida pela temperatura da fonte fria.)
Neste caso, o rendimento torna-se:
𝜼=1-Tq/TF.
Para um sistema isolado a entropia ou se mantém constante (em processo reversível) ou aumenta com o passar do tempo (em processo irreversível). Os processos da natureza ocorrem sempre no mesmo sentido. Quanto maior a desordem de um sistema maior a variação de sua entropia.
Velocidade média das moléculas de um gás ideal
Vimos a definição do número de moles
Leia mais
Veja a lista de Exercícios
Quem ferve mais rápido o leite ou a água?
A água tem um ponto de ebulição de 100 graus celcius(2012 F-Farenheit), maior do que o leite. Este é composto de algumas substâncias: lactose(açúcar), proteínas, gordura sais minerais e água. Sendo que 90% do leite é água, que tem um ponto de ebulição de 60 graus celcius e, por isso, o leite ferve mais rápido do que a água. As bolhas de vapor é formada no fundo da panela, próxima do fogo, e sobe para a superfície. Parte da nata do leite é formada pela gordura e uma proteína solúvel na água, a lactoalbumina, que fica flutuando na superfície. Quando a temperatura da panela chega aos 100 graus celcius, a água ferve.
Live sobre experiência de Física com materiais de baixo custo, coordenada pelo professor Rafael Rodrigues, na sala de aula 10 do bloco i da central de aula da UFCG, campus Cuité, nesta sexta-feira, 20.
Aulas 27 e 28 de , Instrumentação I Física Térmica
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