Trabalho Sobre as Notas de Aula da Disciplina de Energia Alternativas e Desenvolvimento Sustentável

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO

FACULDADE DE ENGENHARIA DE VÁRZEA GRANDE
ENGENHARIA QUÍMICA

Trabalho sobre as notas de aula da disciplina de Energia Alternativas e Desenvolvimento Sustentável.

Docente: Marcos Paulo Felizardo.

Discente: Albielly Figueiredo.

Cuiabá – MT
2019/2

• Aula 01 – 29/11/2019 – Aula sobre energia, entropia e suas variações.

A energia se manifesta por meio de diversas formas, vista que de acordo com a 1ª Lei da Termodinâmica ocorre sempre a conservação da energia, saindo de uma forma energia para outro tipo de energia. Os tipos de energia são: química, a mecânica e a térmica.

A energia química está relacionada com as transformações que ocorrem tanto nas partes intermolecular, como também nas partes intramolecular. A energia que relaciona uma ligação de uma molécula para outra é conhecida como intermolecular e àquela representada quanto a força de ligação de uma molécula é conhecida como energia intramolecular.

Já a energia mecânica é subdivida em energia potencial gravitacional e a energia cinética. A primeira está relacionada a alguma diferença de potencial: altura, eletricidade entre outros e a segunda está relacionada a variação de movimento.

Por último, tem a energia térmica que representa a energia na forma de calor e suas variações, como o calor latente e o calor específico de cada substância. Por fim, a energia consegue transitar de um meio pro outro e estão interligadas e influenciando nas três formas de energia estudadas.

O calor e o trabalho que é realizado ou recebido sobre determinada área e/ou substância resultam numa somatória que é igual a variação da energia interna daquele meio. Entretanto, o que é essa energia interna? Sendo o calor e o trabalho métodos de transição que a energia utiliza para fluir, a energia interna é então a representação da energia das moléculas + energia que é necessária para fazer com que aconteça esse trabalho ou ação.

Além disso, os sistemas podem ser abertos ou fechados. Quando aberto, não há um limite entre fronteira e matéria. Ou seja, o sistema interage com o meio. Em situação oposta, o sistema fechado limita o fluxo de matéria com a fronteira. Em sistemas abertos, a somatória de calor + trabalho é resultado da variação de entalpia, enquanto que para sistemas fechados é resultado da variação de energia interna.

A entalpia e sua variação está relacionado com a diferença de uma energia de uma substância para outra que é formada em uma reação, conhecida como entalpia de ligação.

Desse modo, a entalpia se relaciona com a 1ª Lei da Termodinâmica, quanto as modificações da energia e sua reutilização em diversas fontes. Já a entropia está diretamente relacionada com a 2ª Lei da Termodinâmica que tem como base a relação da quantidade de calor com a temperatura do sistema. A entropia mede o grau de desordem das moléculas num determinado sistema.

O método mais conhecido para explicar o porquê da importância de se medir o grau de desordem de uma operação que envolve altas temperaturas e transformações de matéria é o Ciclo de Carnot. Isso porque toda vez que o sistema recebe calor a entropia tende a aumentar devido a maior agitação das moléculas daquele meio. Se a agitação aumenta, portanto o grau de desordem também aumenta, resultando em um nível de entropia mais alto. O próximo passo segue em transformar esse calor em trabalho, na parte da turbina. O objetivo é que ao realizar esse trabalho tenha energia suficiente para o próximo passo que é o condensador que diminui a entropia ao transformar o calor que estava alto para um estágio menor (de temperatura) e por fim, tem a bomba, que realiza o trabalho para começar o ciclo novamente.

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Figura 1: Ciclo de Carnot.

O Ciclo de Carnot para ser explicado precisa trabalhar em faixas isotérmicas e adiabáticas.

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Figura 2: Situação real de como acontece o Ciclo de Carnot.

O Ciclo de Carnot é muito estudado para medir o rendimento de determinada operação ou máquina. Isso porque o rendimento se dá no trabalho realizado na turbina sobre o calor da caldeira + o trabalho da bomba. Isto é: o que sai dividido pela energia de entrada.

• Aula 13/12/2019 – Artigo com o tema: Propriedades de uma substância pura.

1. Substância pura:

Uma substância é dita pura em sua origem quando não há mudança em sua composição química original, mesmo que haja em seu meio uma transformação de estado, entretanto com o objetivo de facilitar os estudos, existem certas misturas de gases que também são ditas como substância pura, desde que permaneçam na sua forma gasosa, como exemplo temos o ar que é composto por: oxigênio, nitrogênio e hidrogênio todos os elementos em sua forma gasosa. Isso pode ser tomado como verdade, pois existe certas propriedades de uma substância pura.

Ademais, o foco são em substâncias simples compressíveis, onde os efeitos de superfície, magnéticos e elétricos são descartados, ficando apenas com as variações de volume, associadas a expansão ou compressão dos gases em um dado espaço.

1. O equilíbrio de fases para uma substância pura:

Dado a água como exemplo de uma substância pura a uma temperatura inicial de 20ºC e pressão inicial de 0,1 Mpa ao acrescentar calor (aumento da temperatura) até que a temperatura final seja de 99,6ºC e ocorra a transformação da água líquida para vapor até que toda o líquido se transforme em vapor, ocorre algumas contestações:

1: o volume específico do líquido é menor que o volume específico do vapor formado.

2: a temperatura permanece a 99,6º C.

3: a pressão permanece a 0,1 Mpa.

Portanto a pressão final e a temperatura, passam a ser chamadas respectivamente de pressão de saturação e temperatura de saturação, que é o momento em que ocorre a vaporização total, estabelecendo assim uma relação direta, que pode ser mostrada num gráfico onde forma-se a curva de pressão de vapor.

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Figura 3: Relação entre pressão e temperatura para uma substância pura.