{"id":48893,"date":"2019-11-12T15:53:00","date_gmt":"2019-11-12T14:53:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/o-que-e-termodinamica-definicao\/"},"modified":"2020-01-31T12:40:19","modified_gmt":"2020-01-31T11:40:19","slug":"o-que-e-termodinamica-definicao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/pt-br\/o-que-e-termodinamica-definicao\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 termodin\u00e2mica – defini\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"
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Termodin\u00e2mica \u00e9 a ci\u00eancia que lida com produ\u00e7\u00e3o, armazenamento, transfer\u00eancia e convers\u00e3o de energia.\u00a0A termodin\u00e2mica estuda os efeitos do trabalho, calor e energia em um sistema.\u00a0Engenharia T\u00e9rmica<\/div>\n<\/div>\n
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Termodin\u00e2mica<\/h2>\n

\"termodin\u00e2mica<\/a>O conhecimento da\u00a0termodin\u00e2mica<\/strong>\u00a0\u00e9 essencial para\u00a0os engenheiros nucleares<\/strong>\u00a0, que lidam com\u00a0reatores de energia nuclear<\/a>\u00a0.\u00a0Uma\u00a0usina<\/strong><\/a>\u00a0nuclear (\u00a0usina<\/strong><\/a>\u00a0nuclear) se parece com uma usina termel\u00e9trica padr\u00e3o, com uma exce\u00e7\u00e3o.\u00a0A fonte de calor na usina nuclear \u00e9 um\u00a0reator nuclear<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Como \u00e9 t\u00edpico em muitas centrais t\u00e9rmicas convencionais, o calor \u00e9 usado para gerar vapor que aciona uma\u00a0turbina a vapor<\/strong>\u00a0conectada a um\u00a0gerador<\/strong>\u00a0que produz eletricidade.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Termodin\u00e2mica<\/strong>\u00a0\u00e9 a ci\u00eancia que lida com produ\u00e7\u00e3o, armazenamento, transfer\u00eancia e convers\u00e3o de energia.\u00a0Ele estuda os efeitos do\u00a0trabalho<\/a>\u00a0,\u00a0calor<\/a>\u00a0e\u00a0energia<\/a>\u00a0em um sistema.\u00a0Apesar de ser um\u00a0assunto muito amplo<\/strong>\u00a0que afeta a maioria dos campos da ci\u00eancia, incluindo biologia e microeletr\u00f4nica, nos preocuparemos principalmente com observa\u00e7\u00f5es em larga escala.\u00a0Intera\u00e7\u00f5es em pequena escala ser\u00e3o descritas na teoria cin\u00e9tica dos gases.Historicamente, a\u00a0termodin\u00e2mica<\/strong>\u00a0nasceu\u00a0no s\u00e9culo 19,<\/strong>\u00a0quando os cientistas descobriram como construir e operar\u00a0motores a vapor<\/strong>\u00a0.\u00a0Particularmente atrav\u00e9s do trabalho do f\u00edsico franc\u00eas Nicolas L\u00e9onard Sadi Carnot, que introduziu o conceito do\u00a0ciclo do motor t\u00e9rmico<\/strong>\u00a0e o princ\u00edpio da reversibilidade em 1824. O f\u00edsico escoc\u00eas Lord Kelvin foi o primeiro a formular uma defini\u00e7\u00e3o concisa da termodin\u00e2mica em 1854. O trabalho de Carnot dizia respeito \u00e0 limita\u00e7\u00f5es na quantidade m\u00e1xima de trabalho que pode ser obtida de um motor a vapor operando com uma transfer\u00eancia de calor a alta temperatura como for\u00e7a motriz.\u00a0Nos anos posteriores, as\u00a0leis da termodin\u00e2mica<\/strong>\u00a0foram desenvolvidas.\u00a0Termodin\u00e2mica<\/strong>baseia-se principalmente em um conjunto de\u00a0quatro leis<\/strong>\u00a0que s\u00e3o\u00a0universalmente v\u00e1lidas<\/strong>\u00a0quando aplicadas a sistemas que se enquadram nas restri\u00e7\u00f5es impl\u00edcitas por cada uma.<\/p>\n

\"termodin\u00e2mica<\/a>
Ciclo de Rankine – Termodin\u00e2mica como ci\u00eancia de convers\u00e3o de energia<\/figcaption><\/figure>\n

A termodin\u00e2mica<\/strong>\u00a0\u00e9 um ramo da\u00a0f\u00edsica<\/strong>\u00a0e uma\u00a0ci\u00eancia da engenharia<\/strong>\u00a0.\u00a0O f\u00edsico<\/strong>\u00a0normalmente est\u00e1 interessado em obter uma\u00a0compreens\u00e3o fundamental<\/strong>\u00a0do comportamento f\u00edsico e qu\u00edmico de quantidades fixas de mat\u00e9ria em repouso e usa as leis da termodin\u00e2mica para relacionar as propriedades da mat\u00e9ria.\u00a0Os engenheiros<\/strong>\u00a0geralmente est\u00e3o interessados \u200b\u200bem estudar\u00a0sistemas de energia<\/strong>\u00a0e como eles interagem com o ambiente.\u00a0Para facilitar isso, os engenheiros estendem o assunto da termodin\u00e2mica ao estudo de\u00a0sistemas abertos<\/strong><\/a>\u00a0, nos quais calor, trabalho e massa podem ser direcionados para dentro ou fora do volume de controle.<\/p>\n

Nosso objetivo aqui ser\u00e1 introduzir a\u00a0termodin\u00e2mica como ci\u00eancia da convers\u00e3o de energia<\/strong>\u00a0, introduzir alguns dos conceitos e defini\u00e7\u00f5es fundamentais que s\u00e3o usados \u200b\u200bno estudo da\u00a0termodin\u00e2mica<\/strong>\u00a0de\u00a0engenharia<\/strong>\u00a0.\u00a0Esses conceitos e defini\u00e7\u00f5es fundamentais ser\u00e3o aplicados posteriormente a sistemas de energia e, finalmente, a\u00a0usinas t\u00e9rmicas<\/strong>\u00a0ou\u00a0\u00a0nucleares<\/strong>\u00a0.<\/p>\n

\"Descri\u00e7\u00e3o<\/a>
Principais caracter\u00edsticas das usinas nucleares com reator do tipo PWR (Reator de \u00c1gua Pressurizada).<\/figcaption><\/figure>\n

Uma\u00a0usina nuclear<\/strong><\/a>\u00a0t\u00edpica\u00a0tem uma capacidade de gera\u00e7\u00e3o el\u00e9trica de\u00a01000 MWe<\/strong>\u00a0.\u00a0A fonte de calor na usina nuclear \u00e9 um\u00a0reator nuclear<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Como \u00e9 t\u00edpico em todas as centrais t\u00e9rmicas convencionais, o calor \u00e9 usado para gerar vapor que aciona uma\u00a0turbina a vapor<\/strong>\u00a0conectada a um gerador que produz eletricidade.\u00a0As turbinas s\u00e3o motores t\u00e9rmicos e est\u00e3o sujeitas \u00e0s limita\u00e7\u00f5es de efici\u00eancia impostas pela\u00a0segunda lei da termodin\u00e2mica<\/strong>\u00a0.\u00a0Nas usinas nucleares modernas, a efici\u00eancia termodin\u00e2mica geral \u00e9 de cerca de\u00a0um ter\u00e7o<\/strong>\u00a0(33%), de modo que s\u00e3o necess\u00e1rios\u00a03000 MWth<\/strong>\u00a0de energia t\u00e9rmica da rea\u00e7\u00e3o de fiss\u00e3o para gerar\u00a01000 MWe<\/strong>\u00a0de energia el\u00e9trica.<\/p>\n

Nas se\u00e7\u00f5es seguintes, trataremos do problema, como\u00a0transformar a energia t\u00e9rmica<\/strong>\u00a0gerada dentro do reator em\u00a0energia el\u00e9trica<\/strong>\u00a0da maneira\u00a0mais eficaz<\/strong>\u00a0.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Leis da Termodin\u00e2mica<\/span><\/h2>\n

Existem\u00a0<\/span>quatro leis da termodin\u00e2mica<\/span><\/strong>\u00a0que definem quantidades f\u00edsicas fundamentais (temperatura, energia e entropia) e que caracterizam os sistemas termodin\u00e2micos em\u00a0<\/span>equil\u00edbrio t\u00e9rmico<\/span><\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Essas s\u00e3o consideradas uma das leis mais importantes de toda a f\u00edsica.\u00a0As leis s\u00e3o as seguintes:<\/span><\/p>\n

Lei zero da termodin\u00e2mica:<\/span><\/strong><\/a><\/p>\n

Se dois sistemas est\u00e3o em equil\u00edbrio t\u00e9rmico com um ter\u00e7o, eles est\u00e3o em equil\u00edbrio t\u00e9rmico entre si. \u00a0<\/span><\/em><\/p>\n

Esta lei fornece uma defini\u00e7\u00e3o e m\u00e9todo para definir temperaturas, talvez a propriedade intensiva mais importante de um sistema ao lidar com problemas de convers\u00e3o de energia t\u00e9rmica.<\/span><\/p>\n

Primeira lei da termodin\u00e2mica:<\/span><\/strong><\/a><\/p>\n

O aumento da energia interna de um sistema fechado \u00e9 igual ao calor fornecido ao sistema menos o trabalho realizado por ele. \u00a0<\/span><\/em><\/p>\n

Esta lei \u00e9 o\u00a0<\/span>princ\u00edpio da conserva\u00e7\u00e3o de energia<\/span><\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0\u00c9 a lei mais importante para an\u00e1lise da maioria dos sistemas e a que quantifica como a energia t\u00e9rmica \u00e9\u00a0<\/span>transformada<\/span><\/strong>\u00a0em outras\u00a0<\/span>formas de energia<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Daqui resulta que m\u00e1quinas de movimento perp\u00e9tuo do primeiro tipo s\u00e3o imposs\u00edveis.<\/span><\/p>\n

Segunda lei da termodin\u00e2mica:<\/span><\/strong><\/a><\/p>\n

A entropia de qualquer sistema isolado nunca diminui.\u00a0Em um processo termodin\u00e2mico natural, a soma das entropias dos sistemas termodin\u00e2micos em intera\u00e7\u00e3o aumenta. \u00a0<\/span><\/em><\/p>\n

Esta lei indica a\u00a0<\/span>irreversibilidade<\/span><\/strong>\u00a0dos\u00a0<\/span>processos naturais<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0<\/span>Processos revers\u00edveis<\/span><\/a>\u00a0s\u00e3o uma fic\u00e7\u00e3o te\u00f3rica \u00fatil e conveniente, mas n\u00e3o ocorrem na natureza.\u00a0A partir desta lei, \u00e9 imposs\u00edvel construir um dispositivo que opere em um ciclo e cujo \u00fanico efeito seja a transfer\u00eancia de calor de um corpo mais frio para um corpo mais quente.\u00a0Daqui resulta que m\u00e1quinas perp\u00e9tuas de movimento do segundo tipo s\u00e3o imposs\u00edveis.<\/span><\/p>\n

Terceira lei da termodin\u00e2mica:<\/span><\/strong><\/a><\/p>\n

A entropia de um sistema se aproxima de um valor constante, \u00e0 medida que a temperatura se aproxima do zero absoluto.<\/span><\/em><\/p>\n

Com base em evid\u00eancias emp\u00edricas, essa lei afirma que a\u00a0<\/span>entropia<\/span><\/a>\u00a0de uma subst\u00e2ncia cristalina pura \u00e9 zero<\/span><\/strong>\u00a0no\u00a0zero\u00a0<\/strong><\/span>absoluto da temperatura<\/span><\/strong>\u00a0, 0 K e que \u00e9 imposs\u00edvel por meio de qualquer processo, n\u00e3o importa o ideal, reduzir a temperatura de um sistema para zero absoluto em um n\u00famero finito de etapas.\u00a0Isso nos permite definir um ponto zero para a energia t\u00e9rmica de um corpo.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Vers\u00e3o popular das leis da termodin\u00e2mica<\/span><\/h2>\n

0. Voc\u00ea deve jogar o jogo.<\/span><\/strong><\/p>\n

1. Voc\u00ea n\u00e3o pode vencer;\u00a0voc\u00ea s\u00f3 pode empatar.<\/span><\/strong><\/p>\n

2. Voc\u00ea s\u00f3 pode empatar no zero absoluto.<\/span><\/strong><\/p>\n

3. Voc\u00ea n\u00e3o pode alcan\u00e7ar o zero absoluto.<\/span><\/strong><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Propriedades extensivas – propriedades intesivas<\/span><\/h2>\n<\/div>\n<\/div>\n
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