Física – Prof.(a): Marlene Vitolberg Ano/Série: 2º – Turma: A, B, C e D. Data: 29/06/2020 ao 03/07/2020

E.E. Índia Vanuíre Disciplina: Física – Prof.(a): Marlene Vitolberg Ano/Série: 2º – Turma: A, B, C e D. Nº de aulas: 02 Data: 29/06/2020 ao 03/07/2020

Conteúdo/Tema: 1ªe 2ª Lei  da Termodinâmica , diagramas P x V  , potência e rendimento

Objetivo(s): Contextualizar historicamente o surgimento a evolução e o uso das máquinas térmicas associando-as em diferentes épocas a aspectos sociais , econômicos e tecnológicos,.

Habilidade(s): Reconhecer os princípios fundamentais da termodinâmica que norteiam a construção e o funcionamento das máquinas térmicas

Estratégia(s): Interpretar e resolver situações problema em diferentes contextos do cotidiano.

Atividades no caderno do aluno , leitura e interpretação

PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA

Chamamos de 1ª Lei da termodinâmica  o princípio da conservação de energia aplicada à termodinâmica  o que torna possível prever o comportamento de um sistema gasoso ao sofrer  uma transformação termodinâmica.

Analisando o princípio da conservação de energia ao contexto da termodinâmica  um sistema não pode criar ou consumir energia mas apenas armazena-la ou transferi-la ao meio onde se encontra como trabalho ou ambas  as situações simultaneamente então ao receber uma quantidade  Q de calor está poderá realizar um trabalho τ  e aumentar a energia interna do sistema ΔU ou seja expressando matematicamente

                                                  Q = τ + Δ U

Sendo todas as unidades medidas em Joule ( J ) .

Conhecendo esta lei podemos observar seu comportamento para  cada uma das  grandezas apresentadas

Calor                    trabalho                          energia interna                                 Q/ τ / ΔU

Recebe                 realiza                             aumenta                                              > 0

Cede                     recebe                             diminui                                               < 0  

Não troca             não realiza                       não varia                                            =  0

                             Nem recebe                                                                                  

SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA

Dentre as duas leis da termodinâmica a segunda é a que tem maior aplicação na construção de máquinas e utilização na indústria  pois trata diretamente do rendimento das máquinas térmicas .

Dois enunciados aparentemente diferentes ilustram a segunda lei da termodinâmica  os enunciados de Clausius e Kelvin Planck

ENUNCIADO DE CLAUSIUS

O valor não pode fluir de forma espontânea de um corpo de temperatura menor para um outro de temperatura mais alta. Tendo como consequência que o sentido natural do fluxo de calor é da temperatura  mais alta para a mais baixa e que para que o fluxo seja inverso é necessário que um agente externo realize um trabalho sobre este sistema.

ENUNCIADO DE KELVIN PLANCK

É impossível a construção de uma máquina que operando em um ciclo termodinâmico converta toda a quantidade de calor recebido em trabalho .

Este enunciado implica que não é possível que um dispositivo térmico tenha um rendimento de 100% ou seja por menor que seja sempre há uma quantidade de calor que não se transforma em trabalho efetivo .

As máquinas térmicas se utilizando de duas fontes térmicas faz com que a energia térmica se converta em energia mecânica ( trabalho)

Após a leitura  resolva as atividades abaixo

Hab - Avaliar a capacidade de realização  de trabalho a  partir da expansão de um gás.

1- Ao receber uma quantidade de calor Q = 50 J um gás realiza um trabalho igual a 12 J ,sabendo que a energia interna  do sistema antes de receber calor era U= 100 J  qual será está energia após o recebimento .

  Q =  τ +ΔU

Hab – Avaliar a capacidade de realização de trabalho a partir da expansão de um gás

2- Um botijão de cozinha contém gás sob alta pressão. Ao abrirmos esse botijão percebemos que o gás escapa rapidamente para a atmosfera .Como esse processo é muito rápido podemos considera-lo como um processo adiabático.

Considerando que a Primeira Lei da Termodinâmica é dada por ΔU = Q – W onde ΔU é a variação de energia interna do gás Q é a energia transferida na forma de calor e W  é o trabalho realizado pelo gás é correto afirmar que :

a) pressão do gás aumentou e a temperatura diminuiu

b) o trabalho realizado pelo gás foi positivo e a temperatura do gás não variou

c) o trabalho realizado pelo gás foi positivo e a temperatura do gás diminuiu

d) a pressão do gás aumentou e o trabalho realizado foi negativo.

Hab-Avaliar a conservação de energia em sistemas físicos, como nas trocas de calor com mudanças de estado físico .

3- Os processos termodinâmicos que ocorrem na natureza são todos processos irreversíveis ,pois ocorrem em um determinado  sentido, porém  não ocorrem no sentido  contrário. O fluxo de calor de um corpo quente para um corpo frio ocorre irreversivelmente. Quando um livro desliza sobre uma mesa, sua energia mecânica é convertida em calor pelo atrito: esse processo é irreversível pois ninguém jamais observou o processo  inverso, no qual um livro em repouso sobre uma mesa começasse a se mover espontaneamente  e a temperatura do livro e da mesa começasse a diminuir.

Explique por que os processos apresentados  a seguir  são irreversíveis:

a) Esfregar as mãos uma na outra para aquecê-las

b) misturar tinta com água

c) dois corpos em temperatura diferentes colocados em contato entram em equilíbrio térmico (mesma temperatura)

Hab- Reconhecer os princípios fundamentais da termodinâmica que norteiam a construção e o funcionamento das máquinas térmicas.

4- Um inventor afirma ter construído um motor que não gasta combustível. Segundo ele ,basta comprimir bastante ar em um botijão do carro. A seguir , o ar comprimido é liberado lentamente , expandindo –se e movimentando os pistões , fazendo o carro percorrer cerca de 100 km . O inventor está correto quando afirma que o motor não gasta combustível? Justifique.

Próxima atividade  é no  CADERNO DO ALUNO

Pegar o caderno do aluno página 38 - ATIVIDADE 5

Fazer a leitura do texto Potência e Rendimento.

Resolver as questões 1, 2, 3 e 4 da página 39.