Devido a termodinâmica, foi possível a construção de máquinas térmicas, como máquinas a vapor e motores de combustão, refrigeradores, motores de carros e processos de transformação de minérios e derivados do petróleo.

Assim, quando num sistema ocorre uma mudança de estado termodinâmico, pode-se dizer que ele sofreu uma transformação. 

Equilíbrio termodinâmico: condição onde um sistema não possui uma tendência a sofrer uma mudança espontânea de estado termodinâmico, ou seja, um sistema que está em equilíbrio termodinâmico não muda seu estado espontaneamente, apenas acontecerá se ele sofrer alguma influência de suas vizinhanças. 

Transformações irreversíveis: as transformações quase nunca passam por situações de equilíbrio e consequentemente o sistema muda suas características de modo que não seja possível voltar ao estado anterior. 

Calor: é a troca de energia entre sistemas termodinâmicos em razão da diferença de temperatura. Pode ser medido em calorias ou em joules (J). A transferência de energia entre os corpos pode ser realizada através da condução, convecção ou irradiação. 

V = 1m³ = 1000 dm³

1m³ = 1000 L

T = Kelvin (K)

K = ° C + 273

Fórmula: PV = nRT (por você nunca rezei tanto)

P = pressão. 

V = volume. 

n = número de mols.

R = constante dos gases perfeitos. = aproximadamente 8,3 J / mol.K; ou 8 J / mol.K; ou 0,032 atm.L / mol.K

T = Temperatura  
Número de molares: massa de gás (m) / massa molar (M).

Fórmula lei geral dos gases: (para apenas se o “n” não variar). 

Ti e Tf – Temperatura inicial e final.

Vi e Vf – Volume inicial e final. 

K – Constante.
(Razão entre o volume e a pressão de um gás, durante uma transformação isobárica, é igual a uma constante).

A Lei de Boyle-Mariotte lições como transformações isotérmicas, a qual afirma que o produto entre a pressão e o volume de um gás ideal é constante. Fórmula: 

Ou seja, o pool é capaz de conservar o volume de gás durante todo o processo de transformação, fazendo com que a energia interna esteja receptiva a mudanças e, conseqüentemente, a pressão e a temperatura. 

A Lei de Charles é uma transformação isocórica, a qual afirma que a pressão e temperatura de um gás ideal são diretamente proporcionais: dobrando-se a pressão, dobramos a temperatura e vice-versa. Fórmula:

Esta lei envolve a energia interna, calor e trabalho, que são destoadas ao âmbito das máquinas térmicas. 

As máquinas a vapor funcionam de acordo com a Primeira Lei da Termodinâmica. Imagine uma máquina movida a vapor, quando o fluido de trabalho dessa máquina (o vapor d'água) recebe calor de uma fonte externa, duas desejadas de energia são possíveis: o vapor pode ter a sua temperatura acrescido em alguns graus ou, ainda, pode expandir-se e mover os pistões dessa máquina, realizando, assim, certa quantidade de trabalho.

·           ΔU - será positivo, se a temperatura do sistema aumentar;

·           ΔU - será negativo, se a temperatura do sistema diminuir;

·           Q - será positivo, se o sistema absorvedor de calor do meio externo;

·           Q - será negativo, se o sistema ceder calor ao meio externo;

·           Τ - será positivo, se o sistema se expandir, realizando trabalho sobre o meio externo;

·           Τ - será negativo, se o sistema se contrair de trabalho do meio externo. 

 

Seus princípios são:

· O calor é transferido de forma espontânea do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura.

· Todo processo tem perda porque seu rendimento sempre é inferior a 100%. 

Fórmula da Lei da Entalpia: 

Na segunda lei da termodinâmica, define-se entropia, grandeza de estado representada por S. É uma grandeza que mede a quantidade de energia dissipada espontaneamente do sistema para o meio de determinada temperatura (absoluta).

A terceira lei relaciona a entropia com a temperatura absoluta.

O conceito de temperatura, em termos de constituintes da matéria, foi desenvolvido associando-se a ele e a energia cinética dos movimentos vibracionais, rotacionais e translacionais, pode-se dizer que o estado de zero absoluto não é possível porque, neste estado, todos os átomos estariam “congelados”, imóveis, sem energia cinética nenhuma.

A impossibilidade de se atingir o zero absoluto pode ser entendida sob a perspectiva da mecânica quântica. De acordo com ela, toda matéria visível é formada por partículas descritas como pacotes de energia, e não como corpúsculos rígidos, segundo a descrição clássica. A natureza ondulatória da matéria exclui a possibilidade de um átomo estático, energia cinética nula ou temperatura absoluta zero.

Assim, na essência, a matéria constituinte do universo visível não é estática, mas dinâmica, revelando atividade. O movimento, a atividade, a dinâmica pressupõem uma causa.

Os cálculos de hidrodinâmica incluem propriedades do fluido, da pressão, da densidade e da temperatura. 

A Hidrodinâmica leva em conta as peculiaridades dos fluidos e dos recipientes onde estão. A pressão, velocidade, temperatura, densidade são grandezas presentes nos cálculos. As características dos recipientes (como área, altura e forma), também são considerados nos cálculos, pois os fluidos assumem como formas dos recipientes onde estão armazenados.  

Assim, conclui-se que os fluidos e os recipientes interferem no escoamento.

Fluidos reais: são pegajosos, contêm e conduzem calor.

Escoamento Estacionário (ou Laminar): a velocidade de escoamento é pequena, ou seja, é a mesma em todos os pontos. Exemplos: águas calmas de um rio; escoamento de ar e gases. 

Escoamento não viscoso: ocorre em fluidos perfeitos, os quais durante o escoamento não perdem energia. 

A equação que determina a vazão:

Q = V / t

Onde: 

Q = vazão

V = volume do fluído

t = tempo

A unidade da vazão no Sistema Internacional de Medidas é m³ / s.

Imagine um fluido ideal escoando (escorrendo) no interior de um tubo que sofre uma redução de área, como mostra a figura acima. Podemos ver pela figura que entre os pontos A e B não há perda ou ganho de fluido por meio de ramificações. Dessa forma, podemos afirmar que entre esses pontos o fluido não entra e nem sai. Portanto, em relação ao sentido de escoamento do fluido (da esquerda para a direita), em um intervalo de tempo, o volume do fluido que passa em A é o mesmo volume que passa em B.

Diante disso, podemos escrever o seguinte:

Em virtude de as regiões A e B possuírem diâmetros diferentes, o volume de fluido em A (∆vA) é dado pelo produto da área A1 pela distância d1 ; e em B ( ∆vB ) é dado pelo produto da área A2 pela distância d2 .

Uma equação acima pode ser escrita da seguinte forma:

Lembrando que em cada região a velocidade de escoamento do fluido é constante, temos que:

Substituindo as expressões anteriores em I , temos:

P = pressão exercida pelo fluido.
v = velocidade de escoamento.
g = a gravidade.
ρ = densidade de fluido.
y = a altura. 

Algo importante que essa equação evidencia é que, tomando duas regiões no espaço em que não há diferença de altura, a velocidade e a pressão exercida pelo meio será inversamente proporcionais.

Para duas regiões no espaço que não apresentam diferença de altura, temos:

A partir dessa igualdade, podemos entender que, quanto maior a velocidade de escoamento de um fluido, o menor será a pressão exercida por ele e vice-versa. Portanto, no caso dos furacões, a alta velocidade do vento passando rente aos telhados localizada muito a pressão na região, tornando a pressão interna das casas maior que a externa, o que gera uma força ascendente capaz de empurrar e arrancar ao telhado.

A partir do teorema de Torricelli pode-se calcular o caudal de saída de um líquido por um orifício. "A velocidade de um líquido em uma vasilha aberta, por um orifício, é a que teria um corpo qualquer, cai no vazio desde o nível do líquido até o centro de gravidade do orifício", matematicamente:

a) 0,15 cal

b) 0,25 cal

d) 15 cal

e) 30 cal

 
RESOLUÇÃO:

Tomando Cv = 1. 

a) 40 m/s

c) 0,25 m/s

d) 1,4 m/s

e) 0,4 m/s

RESOLUÇÃO:

400.4 = 200.v₂

v₂ =  1600 
        200

v₂ = 8 m/s

300.2 = 100.v₂

v₂ =  600 
       100

v₂ = 6 m/s

Portanto, a velocidade do fluido na saída do tubo é de 6 m/s.

 

RESOLUÇÃO:

Vazão = V . A = 4 x 0,000803 = 0,0032 m³ /s x 1000 = 3,2 l/s