Enuncie e explique a 1. Lei da Termodinâmica quando aplicada a um corpo sólido submetido a carregamentos mecânicos. Quais foram as premissas adotadas em sala? Justifique-as.

Passo 1

Então, você me pediu para explicar a Primeira Lei da Termodinâmica aplicada a um corpo sólido que está sendo submetido a carregamentos mecânicos. Vamos usar conceitos de termodinâmica e mecânica para isso. Precisaremos entender o que é a Primeira Lei da Termodinâmica e como ela se aplica nesse contexto específico.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que diz a Primeira Lei da Termodinâmica. Basicamente, ela afirma que a energia total de um sistema isolado é constante; a energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada de uma forma para outra. Em fórmula, isso é representado por:
De
Onde:
  • é a variação da energia interna do sistema,
  • é o calor adicionado ao sistema,
  • é o trabalho realizado pelo sistema.

Passo 3

Agora, aplicando isso a um corpo sólido submetido a carregamentos mecânicos, estamos falando sobre como forças externas fazem trabalho sobre o corpo, causando deformações. Nesse caso, o trabalho realizado pelas forças (carregamentos) é transformado em energia interna do material, que pode se manifestar como aquecimento ou deformação permanente.

Passo 4

As premissas que adotamos em sala para simplificar essa aplicação foram:
  1. Sistema Isolado: Consideramos que não há troca de calor ( ) com o ambiente, ou seja, o sistema está isolado termicamente.
  2. Processo Reversível: Assumimos que o processo é reversível, o que significa que não há dissipação de energia devido ao atrito ou outras irreversibilidades.
  3. Corpo Rígido ou com Pequenas Deformações: Para facilitar os cálculos, tratamos o corpo como rígido ou com deformações pequenas, permitindo a aplicação direta das equações.

Passo 5

Justificamos essas premissas porque elas simplificam a análise sem perder a essência do comportamento termodinâmico sob carregamentos mecânicos. Ao considerar um sistema isolado, focamos na troca de energia interna devido ao trabalho mecânico. O processo reversível facilita a aplicação direta da lei sem complicações adicionais. E tratar o corpo como rígido ou com pequenas deformações permite usar modelos lineares que são mais fáceis de resolver matematicamente.

Resposta

A Primeira Lei da Termodinâmica aplicada a um corpo sólido submetido a carregamentos mecânicos afirma que a variação da energia interna do corpo é igual ao trabalho realizado pelas forças externas. As premissas adotadas foram tratar o sistema como isolado termicamente ( ), considerar processos reversíveis e assumir deformações pequenas ou rigidez, o que simplifica a análise e permite a aplicação direta da lei sem complicações adicionais.

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