Claus Borgnakke e Richard E. Sonntag
(Amsotra)
(Amsotra)
A obra Fundamentos da Termodinâmica, em sua sétima edição, reafirma sua importância como literatura de referência para o estudo da Termodinâmica sob a perspectiva da Engenharia. Sua adoção pelas melhores escolas de engenharia do mundo se deve a sua qualidade e capacidade de renovação.
As características principais desta sétima edição são:
* A inclusão de uma seção dedicada a aplicações de engenharia relacionadas ao assunto do capítulo, que procuram deixar mais clara a importância da termodinâmica na atividade do engenheiro.
* A Apresentação de questões conceituais ao longo do texto, para provocar alguma reflexão e melhorar a assimilação dos conceitos.
Houve reordenação dos exercícios de final de capítulo, com inclusão de vários novos problemas. Vale destacar a ênfase dada as aplicações com os fluidos refrigerantes dióxido de carbono e R-41OA, esse último em substituição ao já abolido R-22.
Esta nova edição traduzida apresenta-se em novo formato, colorido, mais bem ilustrado e diagramado. Certamente, uma obra bastante agradável de ler da série Van Wylen.
1 - Alguns Comentários Preliminares
1.1. Instalação Simples de uma Central Termoelétrica a Vapor
1.2. Célula de Combustível
1.3. Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor
1.4. O Refrigerador Termoelétrico
1.5. O Equipamento de Decomposição do Ar
1.6. Turbina a Gás
1.7. Motor Químico de Foguete
1.8. Outras Aplicações e Aspectos Ambientais
2 - Alguns Conceitos e Definições
2.1. O Sistema Termodinâmico e o Volume de Controle
2.2. Pontos de Vista Macroscópico e Microscópico
2.3. Estado e Propriedades de uma Substância
2.4. Processos e Ciclos
2.5. Unidades de Massa, Comprimento, Tempo e Força
2.6. Energia
2.7. Volume Específico e Massa Específica
2.8. Pressão
2.9. Igualdade de Temperatura
2.10. A Lei Zero da Termodinâmica
2.11. Escalas de Temperatura
2.12. Aplicações na Engenharia
Resumo
Problemas
3 - Propriedades de uma Substância Pura
3.1. A Substância Pura
3.2. Equilíbrio entre Fases Vapor-Líquida-Sólida para uma Substância Pura
3.3. Propriedades Independentes de uma Substância Pura
3.4. Tabelas de Propriedades Termodinâmicas
3.5. Superfícies Termodinâmicas
3.6. O Comportamento P-V-T dos Gases na Região de Massas Específicas Pequenas ou Moderadas
3.7. O Fator de Compressibilidade
3.8. Equações de Estado
3.9. Tabelas Computadorizadas
3.10. Aplicações na Engenharia
Resumo
Problemas
4 - Trabalho e Calor
4.1. Definição de Trabalho
4.2. Unidades de Trabalho
4.3. Trabalho Realizado na Fronteira Móvel de um Sistema Simples Compressível
4.4. Outras Formas de Realização de Trabalho em Sistemas
4.5. Considerações Finais sobre Trabalho
4.6. Definição de Calor
4.7. Modos de Transferência de Calor
4.8. Comparação entre Calor e Trabalho
4.9. Aplicações na Engenharia
Resumo
Problemas
5 - Primeira Lei da Termodinâmica
5.1. A Primeira Lei da Termodinâmica para um Sistema que Percorre um Ciclo
5.2. A Primeira Lei da Termodinâmica para uma Mudança de Estado num Sistema
5.3. Energia Interna − Uma Propriedade Termodinâmica
5.4. Análise de Problemas e Técnica de Solução
5.5. A Propriedade Termodinâmica Entalpia
5.6. Calores Específicos a Volume e a Pressão Constantes
5.7. Energia Interna, Entalpia e Calor Específico de Gases Ideais
5.8. Equação da Primeira Lei em Termos de Taxas
5.9. Conservação da Massa
5.10. Aplicações na Engenharia
Resumo
Problemas
6 - Primeira Lei da Termodinâmica Aplicada a Volumes de Controle
6.1. Conservação da Massa e o Volume de Controle
6.2. A Primeira Lei da Termodinâmica para um Volume de Controle
6.3. O Processo em Regime Permanente
6.4. Exemplos de Processos em Regime Permanente
6.5. O Processo em Regime Transiente
6.6. Aplicações na Engenharia
Resumo
Problemas
7 - Segunda Lei da Termodinâmica
7.1. Motores Térmicos e Refrigeradores
7.2. Segunda Lei da Termodinâmica
7.3. O Processo Reversível
7.4. Fatores que Tornam Irreversível um Processo
7.5. O Ciclo de Carnot
7.6. Dois Teoremas Relativos ao Rendimento Térmico do Ciclo de Carnot
7.7. A Escala Termodinâmica de Temperatura
7.8. A Escala de Temperatura de Gás Ideal
7.9. Máquinas Reais e Ideais
7.10. Aplicações na Engenharia
Resumo
Problemas
8 - Entropia
8.1. Desigualdade de Clausius
8.2. Entropia - Uma Propriedade do Sistema
8.3. A Entropia para uma Substância Pura
8.4. Variação de Entropia em Processos Reversíveis
8.5. Duas Relações Termodinâmicas Importantes
8.6. Variação de Entropia num Sólido ou Líquido
8.7. Variação de Entropia num Gás Ideal
8.8. Processo Politrópico Reversível para um Gás Ideal
8.9. Variação de Entropia do Sistema Durante um Processo Irreversível
8.10. Geração de Entropia
8.11. Princípio de Aumento de Entropia
8.12. Equações da Taxa de Variação de Entropia
8.13. Comentários Gerais sobre Entropia e Caos
Resumo
Problemas
9 - Segunda Lei da Termodinâmica Aplicada a Volumes de Controle
9.1. A Segunda Lei da Termodinâmica para um Volume de Controle
9.2. O Processo em Regime Permanente e o Processo em Regime Transiente
9.3. O Processo Reversível em Regime Permanente para Escoamento Simples
9.4. Princípio do Aumento da Entropia para um Volume de Controle
9.5. Aplicações de Engenharia - Eficiência
9.6. Resumo da Análise de Volume de Controle
Resumo
Problemas
10 - Irreversibilidade e Disponibilidade
10.1. Energia Disponível, Trabalho Reversível e Irreversibilidade
10.2. Disponibilidade e Eficiência Baseada na Segunda Lei da Termodinâmica
10.3. Equação do Balanço de Energia
10.4. Aplicações na Engenharia
Resumo
Problemas
11 - Sistemas de Potência e Refrigeração - com Mudança de Fase
11.1. Introdução aos Ciclos de Potência
11.2. O Ciclo Rankine
11.3. Efeitos da Pressão e Temperatura no Ciclo Rankine
11.4. O Ciclo com Reaquecimento
11.5. O Ciclo Regenerativo
11.6. Afastamento dos Ciclos Reais em Relação aos Ciclos Ideais
11.7. Cogeração
11.8. Introdução aos Sistemas de Refrigeração
11.9. Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor
11.10. Fluidos de Trabalho para Sistemas de Refrigeração por Compressão de Vapor
11.11. Afastamento do Ciclo de Refrigeração Real de Compressão de Vapor em Relação ao Ciclo Ideal
11.12. Configurações de Ciclos de Refrigeração
11.13. O Ciclo de Refrigeração por Absorção de Amônia
Resumo
Problemas
12 - Sistemas de Refrigeração e Potência - Fluidos de Trabalho Gasosos
12.1. Ciclos Padrão a Ar
12.2. O Ciclo Brayton
12.3. O Ciclo Simples de Turbina a Gás com Regenerador
12.4. Configurações do Ciclo de Turbina a Gás para Centrais de Potência
12.5. O Ciclo Padrão a Ar para Propulsão a Jato
12.6. O Ciclo Padrão de Refrigeração a Ar
12.7. Ciclos de Potência dos Motores com Pistão
12.8. O Ciclo Otto
12.9. O Ciclo Diesel
12.10. O Ciclo Stirling
12.11. Os Ciclos Atkinson e Miller
12.12. Ciclos Combinados de Potência e de Refrigeração
Resumo
Problemas
13 - Mistura de Gases
13.1. Considerações Gerais e Misturas de Gases Ideais
13.2. Um Modelo Simplificado para Misturas Compostas por Gases e um Vapor
13.3. A Primeira Lei Aplicada a Misturas de Gás-Vapor
13.4. O Processo de Saturação Adiabática
13.5. Aplicações na Engenharia - Temperaturas de Bulbo Úmido e de Bulbo Seco e a Carta Psicrométrica
Resumo
Problemas
14 - Relações Termodinâmicas
14.1. A Equação de Clapeyron
14.2. Relações Matemáticas para a Fase Homogênea
14.3. As Relações de Maxwell
14.4. Algumas Relações Termodinâmicas Envolvendo Entalpia, Energia Interna e Entropia,
14.5 Expansividade Volumétrica e Compressibilidades Isotérmica e Adiabática
14.6 O Comportamento dos Gases Reais e as Equações de Estado
14.7 O Diagrama Generalizado para Variações de Entalpia a Temperatura Constante
14.8 O Diagrama Generalizado para Variações de Entropia a Temperatura Constante
14.9 Relações de Propriedades para Misturas
14.10 Modelos de Substâncias Pseudopuras para Misturas Gasosas Reais
14.11 Desenvolvimento de Tabelas de Propriedades Termodinâmicas a Partir de Dados Experimentais
Resumo
Problemas
Respostas a Problemas Selecionados
Índice Remissivo
VOLUME COMPLEMENTAR - Disponível para download pelo website da editora
15 - Reações Químicas
15.1. Combustíveis
15.2. O Processo de Combustão
15.3. Entalpia de Formação
15.4. Aplicação da Primeira Lei em Sistemas Reagentes
15.5. Entalpia, Energia Interna de Combustão e Calor de Reação
15.6. Temperatura Adiabática de Chama
15.7. Terceira Lei da Termodinâmica e Entropia Absolouta
15.8. Aplicação da Segunda Lei em Sistemas Reagentes
15.9. Células de Combustível
15.10. Aplicações na Engenharia
Resumo
Problemas
16 - Introdução ao Equilíbrio de Fases e ao Equilíbrio Químico
16.1. Exigências para o Equilíbrio
16.2. Equilíbrio entre duas Fases de uma Substância Pura
16.3. Equilíbrio Metaestável
16.4. Equilíbrio Químico
16.5. Reações Simultâneas
16.6. Gaseificação de Carvão
16.7. Ionização
16.8. Aplicações
Resumo
Problemas
17 - Escoamento Compressível
17.1. Propriedades de Estagnação
17.2. A Equação da Conservação de Quantidade de Movimento para um Volume de Controle
17.3. Forças que Atuam sobre uma Superfície de Controle
17.4. Escoamento Unidimensional, Adiabático e em Regime Permanente de um Fluido Incompressível num Bocal
17.5. Velocidade do Som num Gás Ideal
17.6. Escoamento Unidimensional, em Regime Permanente, Adiabático e Reversível de um Gás Ideal em Bocais
17.7. Descarga de um Gás Ideal num Bocal Isoentrópico
17.8. Choque Normal no Escoamento de um Gás Ideal num Bocal
17.9. Coeficientes do Bocal e do Difusor
17.10. Bocais e Orifícios como Medidores de Vazão
Resumo
Problemas
Apêndice A - Propriedades Gerais
Apêndice B - Tabelas Termodinâmicas
Apêndice C - Calor Específico de Gás Ideal
Apêndice D - Equações de Estado
Apêndice E - Figuras
Apêndice F - Tabelas de Unidades Inglesas
1.1. Instalação Simples de uma Central Termoelétrica a Vapor
1.2. Célula de Combustível
1.3. Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor
1.4. O Refrigerador Termoelétrico
1.5. O Equipamento de Decomposição do Ar
1.6. Turbina a Gás
1.7. Motor Químico de Foguete
1.8. Outras Aplicações e Aspectos Ambientais
2 - Alguns Conceitos e Definições
2.1. O Sistema Termodinâmico e o Volume de Controle
2.2. Pontos de Vista Macroscópico e Microscópico
2.3. Estado e Propriedades de uma Substância
2.4. Processos e Ciclos
2.5. Unidades de Massa, Comprimento, Tempo e Força
2.6. Energia
2.7. Volume Específico e Massa Específica
2.8. Pressão
2.9. Igualdade de Temperatura
2.10. A Lei Zero da Termodinâmica
2.11. Escalas de Temperatura
2.12. Aplicações na Engenharia
Resumo
Problemas
3 - Propriedades de uma Substância Pura
3.1. A Substância Pura
3.2. Equilíbrio entre Fases Vapor-Líquida-Sólida para uma Substância Pura
3.3. Propriedades Independentes de uma Substância Pura
3.4. Tabelas de Propriedades Termodinâmicas
3.5. Superfícies Termodinâmicas
3.6. O Comportamento P-V-T dos Gases na Região de Massas Específicas Pequenas ou Moderadas
3.7. O Fator de Compressibilidade
3.8. Equações de Estado
3.9. Tabelas Computadorizadas
3.10. Aplicações na Engenharia
Resumo
Problemas
4 - Trabalho e Calor
4.1. Definição de Trabalho
4.2. Unidades de Trabalho
4.3. Trabalho Realizado na Fronteira Móvel de um Sistema Simples Compressível
4.4. Outras Formas de Realização de Trabalho em Sistemas
4.5. Considerações Finais sobre Trabalho
4.6. Definição de Calor
4.7. Modos de Transferência de Calor
4.8. Comparação entre Calor e Trabalho
4.9. Aplicações na Engenharia
Resumo
Problemas
5 - Primeira Lei da Termodinâmica
5.1. A Primeira Lei da Termodinâmica para um Sistema que Percorre um Ciclo
5.2. A Primeira Lei da Termodinâmica para uma Mudança de Estado num Sistema
5.3. Energia Interna − Uma Propriedade Termodinâmica
5.4. Análise de Problemas e Técnica de Solução
5.5. A Propriedade Termodinâmica Entalpia
5.6. Calores Específicos a Volume e a Pressão Constantes
5.7. Energia Interna, Entalpia e Calor Específico de Gases Ideais
5.8. Equação da Primeira Lei em Termos de Taxas
5.9. Conservação da Massa
5.10. Aplicações na Engenharia
Resumo
Problemas
6 - Primeira Lei da Termodinâmica Aplicada a Volumes de Controle
6.1. Conservação da Massa e o Volume de Controle
6.2. A Primeira Lei da Termodinâmica para um Volume de Controle
6.3. O Processo em Regime Permanente
6.4. Exemplos de Processos em Regime Permanente
6.5. O Processo em Regime Transiente
6.6. Aplicações na Engenharia
Resumo
Problemas
7 - Segunda Lei da Termodinâmica
7.1. Motores Térmicos e Refrigeradores
7.2. Segunda Lei da Termodinâmica
7.3. O Processo Reversível
7.4. Fatores que Tornam Irreversível um Processo
7.5. O Ciclo de Carnot
7.6. Dois Teoremas Relativos ao Rendimento Térmico do Ciclo de Carnot
7.7. A Escala Termodinâmica de Temperatura
7.8. A Escala de Temperatura de Gás Ideal
7.9. Máquinas Reais e Ideais
7.10. Aplicações na Engenharia
Resumo
Problemas
8 - Entropia
8.1. Desigualdade de Clausius
8.2. Entropia - Uma Propriedade do Sistema
8.3. A Entropia para uma Substância Pura
8.4. Variação de Entropia em Processos Reversíveis
8.5. Duas Relações Termodinâmicas Importantes
8.6. Variação de Entropia num Sólido ou Líquido
8.7. Variação de Entropia num Gás Ideal
8.8. Processo Politrópico Reversível para um Gás Ideal
8.9. Variação de Entropia do Sistema Durante um Processo Irreversível
8.10. Geração de Entropia
8.11. Princípio de Aumento de Entropia
8.12. Equações da Taxa de Variação de Entropia
8.13. Comentários Gerais sobre Entropia e Caos
Resumo
Problemas
9 - Segunda Lei da Termodinâmica Aplicada a Volumes de Controle
9.1. A Segunda Lei da Termodinâmica para um Volume de Controle
9.2. O Processo em Regime Permanente e o Processo em Regime Transiente
9.3. O Processo Reversível em Regime Permanente para Escoamento Simples
9.4. Princípio do Aumento da Entropia para um Volume de Controle
9.5. Aplicações de Engenharia - Eficiência
9.6. Resumo da Análise de Volume de Controle
Resumo
Problemas
10 - Irreversibilidade e Disponibilidade
10.1. Energia Disponível, Trabalho Reversível e Irreversibilidade
10.2. Disponibilidade e Eficiência Baseada na Segunda Lei da Termodinâmica
10.3. Equação do Balanço de Energia
10.4. Aplicações na Engenharia
Resumo
Problemas
11 - Sistemas de Potência e Refrigeração - com Mudança de Fase
11.1. Introdução aos Ciclos de Potência
11.2. O Ciclo Rankine
11.3. Efeitos da Pressão e Temperatura no Ciclo Rankine
11.4. O Ciclo com Reaquecimento
11.5. O Ciclo Regenerativo
11.6. Afastamento dos Ciclos Reais em Relação aos Ciclos Ideais
11.7. Cogeração
11.8. Introdução aos Sistemas de Refrigeração
11.9. Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor
11.10. Fluidos de Trabalho para Sistemas de Refrigeração por Compressão de Vapor
11.11. Afastamento do Ciclo de Refrigeração Real de Compressão de Vapor em Relação ao Ciclo Ideal
11.12. Configurações de Ciclos de Refrigeração
11.13. O Ciclo de Refrigeração por Absorção de Amônia
Resumo
Problemas
12 - Sistemas de Refrigeração e Potência - Fluidos de Trabalho Gasosos
12.1. Ciclos Padrão a Ar
12.2. O Ciclo Brayton
12.3. O Ciclo Simples de Turbina a Gás com Regenerador
12.4. Configurações do Ciclo de Turbina a Gás para Centrais de Potência
12.5. O Ciclo Padrão a Ar para Propulsão a Jato
12.6. O Ciclo Padrão de Refrigeração a Ar
12.7. Ciclos de Potência dos Motores com Pistão
12.8. O Ciclo Otto
12.9. O Ciclo Diesel
12.10. O Ciclo Stirling
12.11. Os Ciclos Atkinson e Miller
12.12. Ciclos Combinados de Potência e de Refrigeração
Resumo
Problemas
13 - Mistura de Gases
13.1. Considerações Gerais e Misturas de Gases Ideais
13.2. Um Modelo Simplificado para Misturas Compostas por Gases e um Vapor
13.3. A Primeira Lei Aplicada a Misturas de Gás-Vapor
13.4. O Processo de Saturação Adiabática
13.5. Aplicações na Engenharia - Temperaturas de Bulbo Úmido e de Bulbo Seco e a Carta Psicrométrica
Resumo
Problemas
14 - Relações Termodinâmicas
14.1. A Equação de Clapeyron
14.2. Relações Matemáticas para a Fase Homogênea
14.3. As Relações de Maxwell
14.4. Algumas Relações Termodinâmicas Envolvendo Entalpia, Energia Interna e Entropia,
14.5 Expansividade Volumétrica e Compressibilidades Isotérmica e Adiabática
14.6 O Comportamento dos Gases Reais e as Equações de Estado
14.7 O Diagrama Generalizado para Variações de Entalpia a Temperatura Constante
14.8 O Diagrama Generalizado para Variações de Entropia a Temperatura Constante
14.9 Relações de Propriedades para Misturas
14.10 Modelos de Substâncias Pseudopuras para Misturas Gasosas Reais
14.11 Desenvolvimento de Tabelas de Propriedades Termodinâmicas a Partir de Dados Experimentais
Resumo
Problemas
Respostas a Problemas Selecionados
Índice Remissivo
VOLUME COMPLEMENTAR - Disponível para download pelo website da editora
15 - Reações Químicas
15.1. Combustíveis
15.2. O Processo de Combustão
15.3. Entalpia de Formação
15.4. Aplicação da Primeira Lei em Sistemas Reagentes
15.5. Entalpia, Energia Interna de Combustão e Calor de Reação
15.6. Temperatura Adiabática de Chama
15.7. Terceira Lei da Termodinâmica e Entropia Absolouta
15.8. Aplicação da Segunda Lei em Sistemas Reagentes
15.9. Células de Combustível
15.10. Aplicações na Engenharia
Resumo
Problemas
16 - Introdução ao Equilíbrio de Fases e ao Equilíbrio Químico
16.1. Exigências para o Equilíbrio
16.2. Equilíbrio entre duas Fases de uma Substância Pura
16.3. Equilíbrio Metaestável
16.4. Equilíbrio Químico
16.5. Reações Simultâneas
16.6. Gaseificação de Carvão
16.7. Ionização
16.8. Aplicações
Resumo
Problemas
17 - Escoamento Compressível
17.1. Propriedades de Estagnação
17.2. A Equação da Conservação de Quantidade de Movimento para um Volume de Controle
17.3. Forças que Atuam sobre uma Superfície de Controle
17.4. Escoamento Unidimensional, Adiabático e em Regime Permanente de um Fluido Incompressível num Bocal
17.5. Velocidade do Som num Gás Ideal
17.6. Escoamento Unidimensional, em Regime Permanente, Adiabático e Reversível de um Gás Ideal em Bocais
17.7. Descarga de um Gás Ideal num Bocal Isoentrópico
17.8. Choque Normal no Escoamento de um Gás Ideal num Bocal
17.9. Coeficientes do Bocal e do Difusor
17.10. Bocais e Orifícios como Medidores de Vazão
Resumo
Problemas
Apêndice A - Propriedades Gerais
Apêndice B - Tabelas Termodinâmicas
Apêndice C - Calor Específico de Gás Ideal
Apêndice D - Equações de Estado
Apêndice E - Figuras
Apêndice F - Tabelas de Unidades Inglesas
Aluno
Software CATT3: Programa para construção de tabelas de substâncias
Capítulo 15: Reações Químicas
Capítulo 16: Introdução ao Equilíbrio de Fases e ao Equilíbrio Químico
Capítulo 17: Escoamento Compressível
Apêndice A: Propriedades Gerais
Apêndice B: Tabelas Termodinâmicas
Apêndice C: Calor Específico de Gás Ideal
Apêndice D: Equações de Estado
Apêndice E: Figuras
Apêndice F: Tabelas de Unidades Inglesas
Professor
Imagens para aula do professor: Capítulos 01 a 07
Imagens para aula do professor: Capítulos 08 a 14
Software CATT3: Programa para construção de tabelas de substâncias Capítulo 15: Reações Químicas Capítulo 16: Introdução ao Equilíbrio de Fases e ao Equilíbrio Químico Capítulo 17: Escoamento Compressível Apêndice A: Propriedades Gerais Apêndice B: Tabelas Termodinâmicas Apêndice C: Calor Específico de Gás Ideal Apêndice D: Equações de Estado Apêndice E: Figuras Apêndice F: Tabelas de Unidades InglesasProfessor
Imagens para aula do professor: Capítulos 01 a 07 Imagens para aula do professor: Capítulos 08 a 14
Capítulo 17: Escoamento Compreensível
Apêndice A: Propriedades Gerais
Apêndice B: Tabelas Termodinâmicas
Apêndice C: Calor Específico de Gás Ideal
Apêndice D: Equações de Estado
Apêndice E: Figuras
Apêndice F: Tabelas de Unidades Inglesas
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