Revisitando a primeira lei da termodinâmica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Agostin, Matheus Cordioli, 1992-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1639343
Resumo: Orientador: Adalberto Bono Maurizio Sacchi Bassi
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spelling Revisitando a primeira lei da termodinâmicaRevisiting the first law of thermodynamicsTermodinâmicaMecânica dos meios contínuosPrimeira lei da termodinâmicaThermodynamicsContinuum mechanicsFirst law of thermodynamicsOrientador: Adalberto Bono Maurizio Sacchi BassiDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de QuímicaResumo: No presente texto, abordamos a Primeira Lei da Termodinâmica dentro do contexto da Mecânica dos Meios Contínuos (MMC). Especialmente, buscamos fazer uma diferenciação teórica entre a Primeira Lei e a Lei da Conservação da Energia, uma vez que, muitas vezes, os dois princípios são tratados como equivalentes. Os Apêndices A e B trazem noções de Álgebra e Cálculo Vetorial e Tensorial, isto é, o suporte matemático necessário para a Mecânica dos Meios Contínuos. No segundo capítulo, apresentamos conceitos de Geometria e Cinemática na MMC, tais como o gradiente de deformação, derivadas materiais e espaciais, campos de velocidade e o gradiente de velocidade. Mostramos que um campo de velocidades qualquer pode ser decomposto em uma parcela rígida e outra deformativa pura. No terceiro capítulo, apresentamos o teorema de Cauchy, que resulta no tensor de tensões de Cauchy. Neste mesmo capítulo, são apresentados os conceitos físicos de massa, momento linear, momento angular, for ?ca e torque dentro do contexto da MMC. No quarto capítulo, desenvolvemos o teorema do transporte de Reynolds, utilizado para transformar equações globais em equações locais no capítulo seguinte, que trata das equações de balanço. No quinto capítulo, conforme mencionado, é desenvolvida uma teoria geral para equações de balanço e, em seguida, equações de balanço geral e local são definidas para massa, momento linear e momento angular. Também neste capítulo são introduzidos os conceitos de energia cinética e não-cinética, sendo essas duas complementares na definição da energia total. São dados os conceitos de calor e trabalho, bem como suas respectivas taxas de variação temporal, potência térmica e potência atérmica. Em seguida, obtemos equações de balanço para energia total, bem como para energia cinética e energia não-cinética. Os balanços de energia cinética e não-cinética introduzem um termo matemático que os conecta, a potência de interconversão. Mostramos que a potência de interconversão é a única forma de um corpo em isolamento converter potência cinética em não-cinética e vice-versa. Por fim, mostramos que a conversão de potência cinética em não-cinética no isolamento só é possível para campos de velocidade deformativos puros, sendo tal conversão impossível em campos de velocidade rígidosAbstract: In this present work, we approach the First Law of Thermodynamics within the Continuum Mechanics point of view. Specifically, we aim to distinguish the First Law of Thermodynamics and the Law of Conservation of Energy theoretically since both laws are commonly treated as equivalent. Both appendices A and B cover the foundations of Linear and Tensorial Algebra and Calculus, that is, the mathematical tools required for Continuum Mechanics. In the second chapter, we introduce Geometry and Kinematics concepts from Continuum Mechanics, such as the deformation gradient, material and spatial derivatives, velocity fields and the velocity gradient. We show that any velocity field can be decomposed in two parts, one related to rigid motions and the other related to pure deformative motions. In the third chapter, we introduce the Cauchy theorem, from which the Cauchy stress tensor comes up. In this same chapter, the physical concepts of mass, linear momentum, angular momentum, force and torque are introduced within the scope of Continuum Mechanics. In the fourth chapter, we develop the Reynolds transport theorem, which is used upon converting global equations into local equations in the next chapter, which deals with balance equations. In the fifth chapter, as already mentioned, we develop a general theory for balance equations and, after that, balance equations are derived for mass, linear momentum and angular momentum. Also in this chapter, the concepts of kinetic energy and non- kinetic energy are introduced, both complementary upon the definition of the total energy. Both heat and work are defined, as well as their time derivatives, respectively, thermal power and non-thermal power. Next, we obtain balance equations for total energy, just as for kinetic energy and non-kinetic energy. From these two last balance equations the inter- conversion power arises, connecting both. We show that the interconversion power is the only possible way so that a body in isolation can convert kinetic energy into non-kinetic energy and vice-versa. At last, we show that the conversion of kinetic power into non-kinetic power when the body is under isolation is only possible for pure deformative motions and impossible for rigid motionsMestradoFísico-QuímicaMestre em QuímicaCAPES1686669Proex007604[s.n.]Bassi, Adalberto Bono Maurizio Sacchi, 1945-Martínez, LeandroBittencourt, Marco LúcioUniversidade Estadual de Campinas. Instituto de QuímicaPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASAgostin, Matheus Cordioli, 1992-20202020-05-06T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (78 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1639343AGOSTIN, Matheus Cordioli. Revisitando a primeira lei da termodinâmica. 2020. 1 recurso online (78 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1639343. Acesso em: 26 abr. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1129385Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-07-22T17:12:05Zoai::1129385Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2020-07-22T17:12:05Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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