Física aula 16 - termodinâmica

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<p> 1. AULA 16 TERMODINMICA1- INTRODUO Neste captulo estudaremos a relao entre duas formas de energiaem trnsito. Uma delas o calor, energia trmica em trnsito, e a outra o trabalho, energia mecnica em trnsito. O calor, j estudamosanteriormente e o trabalho ser definido a seguir.2- TRABALHO (t) O trabalho ser calculado por ns atravs do mtodo grfico.Veremos a seguir o clculo do trabalho para uma transformaoqualquer reversvel. O trabalho realizado na transformao XY numericamenteigual rea que vai desde a transformao XY at o eixo dosvolumes.Veja o caso em que a presso se mantm constante, ou seja, umatransformao isobrica. 2. Fazendo uma anlise em uma transformao isobrica podemosverificar que o trabalho depende da variao de volume, isto , se ovolume varia o sistema troca trabalho com o meio e se o volumepermanece constante o sistema no troca trabalho com o meio. Quando o sistema se expande, ele empurra o meio externorealizando trabalho sobre o meio. O trabalho realizado positivo, pois o volume do sistema est aumentando.Quando o sistema sofre uma compresso, ele est sendocomprimido pelo meio externo e, portanto, recebendo trabalhodo meio. O trabalho recebido negativo, pois o volume dosistema est diminuindo.3- TRABALHO NAS TRANSFORMAES CCLICAS Considerando o ciclo ABCDA, podemos observar que o trabalhorealizado pelo sistema dado pela soma entre os trabalhos realizadosnas transformaes AB e CD uma vez que os trabalhos nastransformaes BC e DA so nulos, pois essas transformaes soisocricas (volume constante). Note que na transformao AB o sistema sofre uma expandeisobrica (realiza trabalho) e na transformao CD o sistema sofre umacompresso isobrica (recebe trabalho). 3. Como o trabalho na transformao AB a rea A1 e o trabalho natransformao CD a rea A2 e lembrando que na expanso o trabalho positivo e na compresso o trabalho negativo, temos:tciclo = t AB + tCD tciclo = A1 + (-A 2 ) tciclo = A1 - A 2 Observando as figuras acima, voc nota que a diferena entre asreas igual a rea do ciclo. 4. Quando o ciclo percorrido no sentido horrio, ele realizatrabalho sobre o meio externo. O trabalho realizado positivo. Quando o ciclo percorrido no sentido anti-horrio, ele estrecebendo trabalho do meio externo. O trabalho recebido negativo.4- ENERGIA INTERNA (U) A energia interna de um gs se resume soma das energias cinticasde translao de cada molcula. A energia interna diretamenteproporcional temperatura absoluta do gs, e dada pela expressoabaixo: 3U= .n.R.T 2Como p.V=n.R.T, temos: 3U= .p.V 2 A energia interna de um gs depende exclusivamente da temperaturaabsoluta do gs. Podemos afirmar ento que se a temperatura aumenta aenergia interna aumenta, se a temperatura diminui a energiainterna diminui e se a temperatura se mantm constante aenergia interna se mantm constante. Estas propriedades novalem para mudanas de estado.5- PRIMEIRA LEI DA TERMODINMICA 5. A primeira lei ou primeiro princpio da Termodinmica o Princpio daConservao de Energia. Considere um sistema recebendo calor. O calor recebido sertransformado integralmente em trabalho ou integralmente em energiainterna ou ainda um pouco do calor recebido ser transformado emtrabalho e o restante em energia interna. Considere uma transformao isotrmica. Nesta transformao osistema no sofre alterao na sua energia interna, portanto, todo calorrecebido ser transformado integralmente em trabalho ou todo trabalhorecebido ser transformado integralmente em calor. Considere uma transformao isocrica. Nesta transformao osistema no troca trabalho com o meio externo, portanto, todo calorrecebido ser transformado integralmente em energia interna ou todocalor cedido ser proveniente da energia interna do sistema. 6. Considere uma transformao adiabtica. Nesta transformao osistema no troca calor com o meio externo, portanto, todo trabalhorecebido ser transformado integralmente em energia interna ou todotrabalho realizado ser proveniente da energia interna do sistema. EXERCCIOS1- (UFL-PR) Numa transformao gasosa reversvel, adiminuio da energia interna de 300J. Houve compresso e otrabalho realizado pela fora de presso do gs , em mdulo,200J. Ento, verdade que o gsa) cedeu 500J de calor ao meio.b) cedeu 100J de calor ao meio.c) recebeu 500J de calor do meio.d) recebeu 100J de calor do meio.e) sofreu uma transformao adiabtica.2- (UFLA-MG) Abaixo temos o diagrama pV, que mostra umatransformao isotrmica de 1 mol de um gs perfeito. 7. presso p1 p2V1V2 volume A rea hachurada mede: a) a variao da presso. b) a variao da energia interna. c) o trabalho realizado pelo gs. d) o calor cedido pelo gs. e) o calor especfico sensvel do gs a temperatura constante. 3- (UFES) Um gs submetido ao processo ABC indicado no grfico p x V. O trabalho total realizado pelo gs, nesse processo, : a) 4 p0V0b) 6 p0V0 c) 9 p0V0 d) -4 p0V0 e) -9 p0V0 presso AB3p 0 p0Cvolume0V0 3V0 4- (UNIP-SP) O grfico abaixo representa a presso em funo do volume para um mol de um gs perfeito. O gs vai do estado A para o estado B segundo a transformao indicada no grfico. Assinale a opo correta: a) a transformao indicada isotrmica; b) a rea assinalada na figura mede a variao de energia interna do gs; c) na transformao de A para B o gs recebe um calor Q, realiza um trabalho t, de modo que Q = t ; d) a transformao de A para B adiabtica porque no houve acrscimo de energia interna do gs; 8. e) a rea assinalada na figura no pode ser usada para se mediro calor recebido pelo gs.p4a aV 0b 4b5- (ACAFE-SC) Um gs ideal recebe calor e fornece trabalhoaps uma das transformaes:a) adiabtica e isobricab) isomtrica e isotrmicac)isotrmica e adiabticad) isobrica eisotrmicae) isomtrica e adiabticaRESPOSTAS1. ALTERNATIVAA2. ALTERNATIVAC3. ALTERNATIVAB4. ALTERNATIVAC5. ALTERNATIVAD</p>