Refrigeração Aula 03

Os sistemas físicos que encontramos na Natureza consistem em um agregado de um número muito grande de átomos. A matéria está em um dos três estados: sólido, líquido ou gás: Nos sólidos, as posições relativas (distância e orientação) dos átomos ou moléculas são fixas. Nos líquidos as distâncias entre as moléculas são fixas, porém sua orientação relativa varia continuamente. Nos gases, as distâncias entre moléculas, são em geral, muito maiores que as dimensões das mesmas. As forças entre as moléculas são muito fracas e se manifestam principalmente no momento no qual chocam. Por esta razão, os gases são mais fáceis de descrever que os sólidos e que os líquidos. O gás contido em um recipiente, é formado por um número muito grande de moléculas, 6.02·10²³ moléculas em um mol de substãncia. Quando se tenta descrever um sistema com um número muito grande de partículas resulta difícil (é impossível) descrever o movimento individual de cada componente. Por isto mediremos grandezas que se referem ao conjunto: volume ocupado por uma massa de gás, pressão que exerce o gás sobre as paredes do recipiente e sua temperatura. Estas quantidades físicas são denominadas macroscópicas, no sentido de que não se referem ao movimento individual de cada partícula, e sim do sistema em seu conjunto. Denominamos estado de equilíbrio de um sistema quando as variáveis macroscópicas pressão p, volume V, e temperatura T, não variam. O estado de equilíbrio é dinâmico no sentido de que os constituintes do sistema se movem continuamente. O estado do sistema é representado por um ponto em um diagrama p-V. Podemos levar o sistema desde um estado inicial a outro final através de uma sucessão de estados de equilíbrio. Se denomina equação de estado, a relação que existe entre as variáveis p, V, e T. A equação de estado mais simples é a de um gás ideal pV=nRT, denominada Equação de Clapeyron(foto), onde n representa o número de mols, e R a constante dos gases R=0.082 atm·l/(K mol). Se denomina energia interna do sistema a soma das energias de todas as suas partículas. Em um gás ideal as moléculas somente tem energia cinética, os choques entre as moléculas são supostos perfeitamente elásticos, a energia interna somente depende da temperatura.

Refrigeração Aula 01

Conceitos Fundamentais da Refrigeração: Propriedades termodinâmicas são características macroscópicas de um sistema, como: volume, temperatura, pressão etc. Estado Termodinâmico: Pode ser entendido como sendo a condição em que se encontra a substância, sendo caracterizado pelas suas propriedades. Processo: É uma mudança de estado de um sistema. O processo representa qualquer mudança nas propriedades da substância. Uma descrição de um processo típico envolve a especificação dos estados de equilíbrio inicial e final. Ciclo: É um processo, ou mais especificamente uma série de processos, onde o estado inicial e o estado final do sistema (substância) coincidem. Substância Pura: É qualquer substância que tenha composição química invariável e homogênea. Ela pode existir em mais de uma fase (sólida, líquida e gasosa), mas a sua composição química é a mesma em qualquer das fases. Propriedades Termodinâmicas de uma Substância: Uma propriedade de uma substância é qualquer característica observável dessa substância.As propriedades termodinâmicas foram concebidas pelo físico francês Nicolas Sadi Carnot(1796-1832), considerado o pai da termodinâmica(foto). Um número suficiente de propriedades termodinâmicas independentes constitui uma definição completa do estado da substância. As propriedades termodinâmicas mais comuns são: temperatura (T), pressão (p), volume (V). Além destas propriedades termodinâmicas mais familiares, e que são mensuráveis diretamente, existem outras propriedades termodinâmicas fundamentais para a análise de transferência de calor, trabalho e energia, não mensuráveis diretamente, que são: energia interna (u), entalpia (h) e entropia (s). Energia Interna (u): São as energias que a matéria possui devido ao movimento de forças intermoleculares. Esta forma de energia pode ser decomposta em duas partes: a) Energia cinética interna ⇒ relacionada à velocidade das moléculas; b) Energia potencial interna ⇒ relacionada às forças de atração entre as moléculas. As mudanças na velocidade das moléculas são identificadas, macroscopicamente, pela alteração da temperatura da substância (sistema), enquanto que as variações na posição são identificadas pela mudança de fase da substância (sólido, líquido ou vapor). Entalpia (h): Na análise térmica de alguns processos específicos, freqüentemente são encontradas certas combinações de propriedades termodinâmicas. Assim é conveniente definir a nova propriedade termodinâmica chamada entalpia.Podemos também definir a entalpia como o aproveitamento da energia gerada por este sistema, considerando naturalmente, as perdas deste sistema. Entropia (s): Esta propriedade termodinâmica representa uma medida da desordem molecular da substância.