Srie Van Wylen
BORGNAKKE SONNTAG
BO
RG
NA
KK
E S
ON
NTA
GTEXTO
INTEGRAL
tradu
o da
ED
IO AMERIC
AN
A8
TEXTOINTEGRAL
traduo da
ED
IO AMERIC
AN
A8
TERMODINAMICAFUNDAMENTOS DA
TERMODIN
AMICA
FUN
DA
MEN
TOS
DA
www.blucher.com.br
A obra Fundamentos da Termodinmica, em sua oitava edio, reafirma sua importncia como literatura de referncia para o estudo da Termodinmica sob a perspectiva da Engenharia. Sua adoo pelas melhores escolas de engenharia do mundo se deve a sua qualidade e capacidade de renovao.
As caractersticas principais da oitava edio so:
Aplicaes na engenharia, relacionadas ao assunto de cada captulo, que procuram deixar mais clara a importncia da Termodinmica na atividade do engenheiro.
Questes conceituais ao longo do texto, para provocar alguma reflexo e melhorar a assimilao dos conceitos.
Houve uma reorganizao dos captulos e todo o contedo foi revisto e complementado pelos autores. Vale destacar a nfase dada s aplicaes com os fluidos refrigerantes dixido de carbono e R-410a, esse ltimo em substituio ao j abolido R-22.
Esta nova edio, traduzida integralmente da 8a edio americana, traz a totalidade dos captulos e os apndices de fcil consulta: Propriedades Gerais, Propriedades Termodinmicas, Calor Especfico de Gs Ideal, Equaes de Estado e Figuras. Seu contedo, muito bem ilustrado e diagramado, faz com que seja uma obra bastante agradvel de ler da srie Van Wylen.
Srie Van Wylen
TERMODINAMICAFUNDAMENTOS DA
BORGNAKKE SONNTAG
contedo1
Introduo e Comentrios Preliminares
2Propriedades de uma
Substncia Pura
3A Primeira Lei da Termodinmica
e Equao da Energia
4Anlise Energtica para um
Volume de Controle
5A Segunda Lei da Termodinmica
6Entropia
7Segunda Lei da Termodinmica Aplicada a Volumes de Controle
8Exergia
9Sistemas de Potncia e
Refrigerao com Mudana de Fase
10Sistemas de Potncia e
Refrigerao Fluidos de Trabalhos Gasosos
11Mistura de Gases
12Relaes Termodinmicas
13Reaes Qumicas
14Introduo ao Equilbrio de Fases
e ao Equilbrio Qumico
15Escoamento Compressvel
Apndice APropriedades Gerais
Apndice BPropriedades Termodinmicas
Apndice CCalor Especfico de Gs Ideal
Apndice DEquaes de Estado
Apndice EFiguras
Respostas para Problemas
selecionados
ndiceRemissivo
continua
continuao
C
M
Y
CM
MY
CY
CMY
K
capa_termodinmica3_final.pdf 1 29/10/2013 18:29:46
1Prefcio
SRIE VAN WYLEN
Fundamentos daTermodinmicaTraduo da 8 edio norte-americana
termodinamica 00.indd 1 16/10/13 16:45
2 Fundamentos da Termodinmica
Traduo
Prof. Dr. Roberto de Aguiar Peixoto
Prof. Dr. Marcello Nitz
Prof. Dr. Marco Antonio Soares de Paiva
Prof. Dr. Jos Alberto Domingues Rodrigues
Prof. Dr. Efraim Cekinski
Prof. Dr. Antnio Luiz Pacfico
Prof. Dr. Celso Argachoy
Prof. MSc. Joseph Saab
Prof. MSc. Joo Carlos Coelho
Prof. MSc. Arivaldo Esteves
Prof. MSc. Clayton Barcelos Zabeu
Instituto Mau de Tecnologia IMT
Escola Politcnica da USP
Coordenao e Reviso TcnicaProf. Dr. Roberto de Aguiar Peixoto
Instituto Mau de Tecnologia IMT
termodinamica 00.indd 2 16/10/13 16:45
3Prefcio
SRIE VAN WYLEN
Claus BorgnakkeRichard E. Sonntag
University of Michigan
Fundamentos daTermodinmicaTraduo da 8 edio norte-americana
termodinamica 00.indd 3 16/10/13 16:45
4 Fundamentos da Termodinmica
Segundo Novo Acordo Ortogrfico, conforme 5. ed. do Vocabulrio Ortogrfico da Lngua Portuguesa, Academia Brasileira de Letras, maro de 2009.
proibida a reproduo total ou parcial por quaisquer meios sem autorizao escrita da editora.
Todos os direitos reservados pela Editora Edgard Blcher Ltda.
Rua Pedroso Alvarenga, 1245, 4- andar04531-012 - So Paulo - SP - BrasilTel.: 55 11 [email protected]
ndices para catlogo sistemtico:1. Termodinmica
Borgnakke, Claus Fundamentos da termodinmica / Claus Borgnakke, Richard E. Sonntag; coordenao e traduo de Roberto de Aguiar Peixoto. So Paulo: Blucher, 2013. (Srie Van Wylen)
Traduo da 8 edio norte-americana
ISBN 978-65-212-0792-4
Ttulo original: Fundamentals of Thermodynamics
13-055 CDD 621.4021
FICHA CATALOGRFICA
Ttulo originalFundamentals of Thermodynamics
A 8 edio em lngua inglesa foi publicada por JOHN WILEY & SONS, INC.
copyright 2013 by John Wiley & Sons, Inc.
Fundamentos da Termodinmica
copyright 2013, Editora Edgard Blcher Ltda.
termodinamica 00.indd 4 16/10/13 16:45
5Prefcio
Prefcio
Nesta oitava edio, os objetivos bsicos das edies anteriores foram mantidos:
apresentar um tratamento abrangente e rigoroso da termodinmica clssica, mantendo uma perspectiva do ponto de vista da engenharia e, fazendo isso;
preparar a base para subsequentes estudos em reas como mecnica dos fluidos, transferncia de calor e termodinmica estatstica, e, tambm;
preparar o estudante para o uso efetivo da termodinmica na prtica da engenharia.
Nossa apresentao deliberadamente voltada aos estudantes. Novos con-ceitos e definies so apresentados no contexto em que so, em princpio, re-levantes em uma progresso natural. O captulo inicial foi reorganizado com uma breve introduo, seguida pelas primeiras propriedades termodinmicas a serem definidas que so aquelas que podem ser prontamente medidas: presso, volume especfico e temperatura. No Captulo 2, so introduzidas tabelas de propriedades termodinmicas, mas apenas as que so relativas a essas proprie-dades mensurveis. Energia interna e entalpia so apresentadas, relacionadas primeira lei; entropia, segunda lei, e as funes de Helmholtz e Gibbs so apresentadas no captulo sobre relaes termodinmicas. Muitos exemplos ex-trados do mundo real foram includos neste livro para ajudar o aluno a enten-der a termodinmica, e os problemas apresentados ao final de cada captulo foram cuidadosamente sequenciados para que se relacionassem com o assunto, e esto agrupados e identificados dessa forma. Principalmente os primeiros ca-ptulos apresentam um elevado nmero de exemplos, ilustraes e problemas. Em todo o livro so includos resumos ao final de cada captulo, seguidos de um conjunto de problemas de fixao conceitual e estudo que sero de grande valia para os estudantes.
Esta a primeira edio que preparo sem as importantes observaes do meu colega e coautor, o saudoso Professor Richard E. Sonntag, que contribuiu de forma substancial para as verses anteriores deste livro. Eu sou grato pela colaborao e pelas discusses frutferas que tive com meu amigo e colega de
termodinamica 00.indd 5 16/10/13 16:45
6 Fundamentos da Termodinmica
confiana, com quem tive o privilgio de trabalhar ao longo das trs ltimas dcadas. O Professor Sonntag compartilhou generosamente o seu vas-to conhecimento e experincia, relacionados com o nosso trabalho mtuo, em edies anteriores deste livro e em diversos projetos de pesquisa, na orientao de estudantes de doutoramento e na execuo de vrias tarefas profissionais no nosso departamento. Em honra s muitas contribuies do meu colega, o Professor Sonntag ainda aparece como um coautor desta edio.
NOVAS CARACTERSTICAS DESTA EDIOReorganizao dos Captulos e RevisesA introduo e os primeiros cinco captulos da s-tima edio foram totalmente reorganizados. Uma introduo mais concisa nos levou descrio, no novo Captulo 1, de alguns conceitos fundamen-tais da fsica, propriedades termodinmicas e uni-dades. No desenvolvimento das ferramentas para a anlise termodinmica, a ordem de apresentao das edies anteriores foi mantida, de modo que o comportamento das substncias puras apresen-tado no Captulo 2, com uma ligeira expanso e separao da descrio dos comportamentos das fases slido, lquido e gs. Novas figuras e explica-es foram adicionadas para mostrar a regio de gs ideal como comportamento limite para vapor com baixa densidade.
A discusso sobre trabalho e calor agora inclu-da no Captulo 3, junto com a equao da energia, para ressaltar que calor e trabalho so termos refe-rentes transferncia de energia, explicando como a energia de uma determinada massa em um local pode ser alterada em decorrncia da transferncia de energia com uma massa em outra localizao. A equao da energia apresentada ini cialmente para um sistema (massa de controle) como um prin cpio bsico, e considerando, para energia em um volume de controle.
alterao no armazenamento de energia = trans-ferncia lquida de energia (entrada sada)
Em seguida, o captulo discute o armazena-mento de energia a partir das vrias energias in-ternas, associadas com a massa e a sua estrutura, para melhor compreender como a energia real-
mente armazenada. Isso tambm ajuda na com-preenso de por que a energia interna e a entalpia podem variar de forma no linear com a tempera-tura, resultando em calores especficos variveis. Energias potencial e cintica macroscpicas so adicionadas energia interna para a contabiliza-o da energia total. A primeira lei da termodin-mica que, muitas vezes, considerada como um sinnimo da equao da energia, mostrada como uma consequncia natural da equao da energia aplicada a um processo cclico. Nesse caso, a apre-sentao atual baseada na fsica moderna, em vez de no desenvolvimento histrico apresentado em edies anteriores.
Aps a discusso sobre o armazenamento de energia, o lado esquerdo da equa