A TERMODINÂMICA VISTA DE UMA FORMA MAIS CLARA E OBJETIVA

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Calor → É a energia transferida de um sistema para o ambiente ou vice-versa devido a uma diferença de temperatura.

Trabalho → Significa a relação existente entre a força e o deslocamento, ou seja, dizemos que existe trabalho quando é aplicada uma força num corpo e este corpo sofre um deslocamento.

A primeira lei é expressa pela seguinte equação:

[pic 2]

Onde: → Variação de energia interna.[pic 3]

Ǫ→ Quantidade de calor.

→ Trabalho trocado com o meio externo.[pic 4]

É importante resaltar que um sistema não pode criar ou consumir energia, porém pode armazená-la e transferi-la ao meio onde se encontra.

Nesta lei encontramos algumas transformações particulares, que merecem certa atenção e serão descritas abaixo.

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TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICA

As transformações isotérmicas consistem na constância da temperatura no sistema gasoso e como consequência a variação de energia interna é nula (∆U=0). Isto se dá porque a energia interna de um gás perfeito é função de sua temperatura absoluta . [pic 5]

Aplicando a Primeira Lei da Termodinâmica, temos que:

[pic 6]

[pic 9][pic 7][pic 8]

Isto indica que o calor e o trabalho trocados com o meio são iguais, dando margem para que tenhamos duas possibilidades:

- Quando um sistema recebe calor , essa energia será completamente utilizada na realização do trabalho .[pic 10][pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

- Quando o sistema recebe trabalho , o próprio sistema libera para o meio uma quantidade igual de energia em forma de calor . [pic 14][pic 15]

[pic 16]

[pic 17]

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TRANSFORMAÇÃO ISOMÉTRICA (ISOCÓRICA)

Nesta transformação não há variação no volume do sistema e por conta deste motivo o sistema não realiza e nem recebe trabalho do meio, ou seja, porque depende do volume [pic 18][pic 19][pic 20]

Aplicando a Primeira Lei da Termodinâmica, temos que:

[pic 21]

[pic 22][pic 23]

Isto significa que a variação de energia interna sofrida pelo sistema é igual ao calor trocado pelo sistema. Abrindo espaço para existirem duas possibilidades, que são as seguintes:

- Se o sistema recebe calor , sua energia interna aumenta em igual valor.[pic 26][pic 24][pic 25]

Na figura ao lado temos a representação desta possibilidade. Onde há o recebimento do calor e o aumento da energia interna.

b) Se o sistema cede calor , sua energia interna diminui em igual valor.[pic 29][pic 27][pic 28]

Na figura ao lado é possível ver a representação da possibilidade descrita acima. O sistema cede calor para o meio e diminui sua energia interna.

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TRANSFORMAÇÃO ISOBÁRICA

O que ocorre de diferente nesta transformação é a constância da pressão do sistema. Se analisarmos a Equação de Clapeyron, utilizando um gás perfeito como um sistema intermediário:

[pic 30]

Podemos ver que o volume (V) do gás varia proporcionalmente a temperatura absoluta (T), já que as demais grandezas não variam nesta transformação. Essa análise nos deixa com duas opções de abordagem, que serão mostradas a seguir:

a) Na imagem ao lado o sistema aumentou sua temperatura absoluta e por consequência seu volume também. Isto significa que sua energia interna aumentou () e o sistema realizou trabalho (. A energia entra no sistema em forma de calor.[pic 33][pic 31][pic 32]

b) Neste caso a temperatura absoluta diminuiu, e como há uma dependência mútua, o volume também diminuiu. Isto significa que sua energia interna diminuiu e que, por sua vez, o sistema recebe o trabalho . A energia sai do sistema em forma de calor.[pic 36][pic 34][pic 35]

Também podemos ver exemplos da transformação isobárica com a Lei de Charles e Gay-lussac, que descobriram a relação entre volume e temperatura.

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TRANSFORMAÇÃO ADIABÁTICA

Nesta transformação não há troca de calor com o meio externo, sendo assim na transformação adiabática o calor é zero e toda forma de energia recebida ou cedida pelo sistema ocorre por meio do trabalho.[pic 37]

[pic 38]

[pic 41][pic 39][pic 40]

Mas o que significa não haver troca de calor com o meio externo? Significa que se houver uma expansão gasosa e o gás realizar um trabalho, não existindo troca com o meio, a variação da energia interna do gás (∆U) do gás será negativa. Então o módulo da variação de energia interna sofrida pelo sistema é igual ao módulo do trabalho que o sistema troca com o meio externo.

[pic 42]

Se houver uma diminuição do ∆U do gás, podemos dizer que também houve uma diminuição da temperatura do gás, isto porque de acordo com a lei geral dos gases:

[pic 43]

Podemos dizer que se o volume (V) aumentar e a temperatura (T) diminuir, necessariamente a pressão (P) também diminuirá, então percebemos e podemos dizer que o mesmo acontece com a compressão, pois se houver compressão, o ∆U do gás aumentará, fazendo com que a pressão também aumente.

Dois casos acontecem nesta transformação:

a) Expansão adiabática, como o próprio nome diz, o gás fica “livre” dentro do sistema