Energia Interna de um Gás e Primeiro Princípio da

Termodinâmica

PROFESSOR: DEMETRIUSSÉRIE: 2º ANO

DISCIPLINA: FÍSICA 1

Primeira Lei da Termodinâmica: uma ideia geral...

Um gás possui energia interna

Ao receber uma quantidade de calor, sua energia interna

aumenta

Ao ceder uma quantidade de calor, sua energia interna

diminui

A energia interna de um gás depende da temperatura

• Para um gás perfeito monoatômico, a sua energia interna U é a soma das energias cinéticas Ec médias de todas as suas moléculas:

3

2CU E nRT

SOBRE O GÁS:• Se a temperatura aumenta (ΔT>0), a energia

interna do gás aumenta: ΔU>0• Se a temperatura diminui (ΔT<0), a energia

interna do gás diminui: ΔU<0• Se a temperatura não varia (ΔT=0), a energia

interna do gás não muda: ΔU=0

3

2CU E nR T

A velocidade média das moléculas

A energia cinética média por molécula

3

2e kT

2 3RTv

M

• v – velocidade média (m/s)• R – Constante Universal do Gases ideais

(8,31 J/mol.k)• T – Temperatura do gás (K)• M – Massa molar do gás (kg/mol)

• e – energia cinética (J)• k – Constante de Boltzmann (1,38.10-23

J/K)• T – Temperatura do gás (K)

PRIMEIRO PRINCÍPIO DA TREMODINÂMICA

• A variação da energia interna ΔU de um sistema é expressa por meio da diferença entre a quantidade de calor Q trocada com o meio ambiente e o trabalho τ realizado durante a transformação.

U Q

EXEMPLO• Um gás recebe 50 J de calor de uma fonte

térmica e se expande, realizando um trabalho de 5 J. Quanto vale a variação da energia interna desse gás?

45 J

CONSIDERAÇÕES

• Convenção de sinais:

Calor recebido pelo gás Q>0Calor cedido pelo gás Q<0Trabalho realizado pelo gás (expansão) τ >0Trabalho realizado sobre o gás (compressão) τ <0

Vamos fazer alguns exercícios do livro?Página 325 (Verificação e Aplicação)

Página 327 (A11)Página 328 (V11)

PARTE IIAPLICAÇÃO DA PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA

A ALGUMAS TRANSFORMAÇÕES

GASOSAS PARTICULARES

U Q

PROFESSOR: DEMETRIUS

SÉRIE: 2º A

NO

DISCIPLINA: FÍSICA 1

NUMA TRANSFORMAÇÃO ISOCÓRICA...

• Sendo o volume invariável numa transformação isocórica, não há realização de trabalho (τ=0)

ΔU = Q – τΔU = Q – 0

ΔU = Q

• EXEMPLO: Num processo isocórico, um gás recebe 20 J de calor. Quanto vale a variação da sua energia interna?

• Numa transformação isotérmica, ΔT = 0.

Se ΔT = 0, ΔU=0ΔU = Q – τ0 = Q – τ

τ= Q

EXEMPLO: Em um processo isotérmico, um gás recebe 30 J de calor, e se expande. Qual o trabalho realizado pelo gás nesse processo?

NUMA TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICA...

NUMA TRANSFORMAÇÃO ADIABÁTICA...

MAS O QUE É UMA

TRANSFORMAÇÃO

ADIABÁTICA?

• Numa transformação adiabática o gás não troca calor com o meio – ou porque o gás está termicamente isolado ou porque o processo é razoavelmente rápido para que qualquer troca de calor possa ser considerada.

• Numa transformação adiabática, Q=0.

ΔU = Q – τΔU = 0 – τΔU = – τ

NUMA TRANSFORMAÇÃO ADIABÁTICA...

• Numa EXPANSÃO gasosa adiabática, a temperatura DIMINUI, a energia interna DIMINUI e o volume do gás AUMENTA.

• Numa COMPRESSÃO gasosa adiabática, a temperatura AUMENTA, a energia interna AUMENTA e o volume do gás DIMINUI.

O gráfico p x V de uma transformação

adiabática é uma curva mais acentuada

que a isotérmica.

Vamos fazer alguns exercícios do livro?Aplicação(pág. 327-328)

Aplicação (pág. 331)

SEM PREGUIÇA