Termodinâmica
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Termodinâmica
A termodinâmica é a parte da Física que trata da transformação da energia térmica em energia mecânica e vice-versa.
Essa transformação é feita utilizando-se um fluido chamado fluido operante.
A termodinâmica será aqui estudada utilizando-se um gás ideal como fluido operante.
Pressão
Considera-se um recipiente cilíndrico, que contém um gás ideal, provido de um êmbolo, de área A, que pode deslocar-se sem atrito, submetido a uma força resultante de intensidade F exercida pelo gás, como mostra a figura.
A pressão que o gás exerce sobre o êmbolo é dada por:
Trabalho numa transformação
Considera-se um gás ideal contido num recipiente, como no item anterior. O trabalho numa transformação gasosa, é o trabalho realizado pela força que o gás aplica no êmbolo móvel do recipiente.
Transformação Isobárica
Da definição de pressão tem-se que.
F = p . A
Da dinâmica, para um deslocamento na mesma direção de uma força constante, tem-se que.
Das duas relações acima conclui-se que
Ao deslocamento está associada a variação de volume
. Portanto,
Numa expansão isobárica o volume aumenta e o gás "realiza trabalho" sobre o meio externo.
Numa compressão isobárica o volume diminui e o gás "recebe trabalho" do meio externo.
Transformação qualquer
Através do diagrama ( p X V ) pode-se determinar o trabalho associado a um gás numa transformação gasosa qualquer.
A área A, assinalada na figura acima, é numericamente igual ao módulo do trabalho. O sinal do trabalho depende do sentido da transformação.
Unidades
No S.I. o trabalho é medido em J ( joule ), onde .
Uma outra unidade utilizada é atm. L, onde.
1atm . L = 1atm.1L
Energia Interna
A energia interna (U) de um gás está associada à energia cinética de translação e rotação das moléculas. Podem também ser consideradas a energia de vibração e a energia potencial molecular (atração). Porém, no caso dos gases perfeitos, apenas a energia cinética de translação é considerada.
Demonstra-se que a energia interna de um gás perfeito é função exclusiva de sua temperatura (na Lei de Joule para os gases perfeitos). Sendo gás monoatômico temos:
P portanto, a variação da energia interna () depende unicamente da variação de temperatura (
).
Aulas relacionadas
Sumário
- Pressão
- Trabalho numa transformação
i. Transformação Isobárica
ii. Transformação qualquer
iii. Unidades
- Energia Interna
- Primeira Lei da Termodinâmica
- Transformações Gasosas
i. Isobárica
ii. Isocórica
iii. Isotérmica
iv. Adiabática
v. Cíclica
- Máquina Térmica
- Segunda Lei da Termodinâmica
- Ciclo de Carnot



