Questão 3
Em uma transformação adiabática, um gás ideal recebe 250 cal de trabalho do meio externo. Determine a variação de energia interna do gás e a quantidade de calor trocada com suas vizinhanças.
a) ΔU = 0 cal; Q = + 250 cal.
b) ΔU = -250 cal; Q = 0 cal.
c) ΔU = +250 cal; Q = 0 cal.
d) ΔU = -250 cal; Q = 250 cal.
Questão 4
Em um processo termodinâmico em que ocorre a expansão adiabática de um gás ideal, é correto afirmar que:
a) ocorre um aumento na energia interna do gás.
b) ocorre uma redução na energia interna do gás.
c) ocorre realização de trabalho sobre o gás.
d) ocorre um aumento de temperatura no gás.
Respostas
Resposta Questão 1
Letra B. Transformações adiabáticas são processos que acontecem muito rapidamente, de modo que não há tempo de ocorrer trocas de calor entre o sistema e o ambiente.
Resposta Questão 2
Letra E. Em uma transformação adiabática, a quantidade de calor trocada entre o gás e o meio externo é nula. Além disso, como o exercício afirma que é o gás quem realiza trabalho, sua variação de energia interna é necessariamente negativa.
Resposta Questão 3
Letra C. Uma vez que a transformação referida é adiabática, não há trocas de calor entre o gás e as vizinhanças. Além disso, uma vez que o gás recebe trabalho termodinâmico do meio externo, ele sofre um aumento de energia interna, logo ΔU = +250 cal.
Resposta Questão 4
Letra B. Durante a expansão adiabática, o gás aumenta de volume, realizando, assim, certa quantidade de trabalho sobre o meio externo. Isso faz com que a energia interna do gás seja reduzida, uma vez que nenhuma troca de calor acontece no processo.
Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Processo de convecção. | |||||||||||||||||||||
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Sistema termodinâmico
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Grandezas físicas Funções de estado Nota: Variáveis conjugadas em itálico
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Propriedades
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Potencial termodinâmico
Energia
interna | |||||||||||||||||||||
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Transformação adiabática é uma transformação termodinâmica em que não há troca de calor com o ambiente.[1] Embora o gás não estabeleça trocas de energia térmica com o sistema externo, durante o processo a pressão, o volume, a temperatura e a energia interna do gás variam, não permanecendo nenhuma dessas grandezas constante.[1]
Nesse processo, a energia interna é transformada em trabalho diretamente (). O trabalho é, então, realizado à custa da energia interna do sistema.
É o processo básico do ciclo Brayton, que explica o funcionamento da turbina a gás.
O aquecimento adiabático e os processos de arrefecimento ocorrem normalmente devido às alterações na pressão de um gás. Isto pode ser quantificado utilizando a lei dos gases ideais.
Adiabático tem origem no grego adiabatos, "impenetrável"; diz-se do sistema que está isolado de quaisquer trocas de calor ou de matéria com o meio externo.
Formalismo[editar | editar código-fonte]
A equação matemática que descreve um processo adiabático de um gás é dada por:
onde é a pressão do gás, o volume e a razão entre os calores específicos molar a pressão constante () e a volume constante ().
Para um gás ideal monoatômico, , e para um gás ideal diatômico com suas moléculas girando. Quando o gás passa de um estado inicial para um estado final , podemos escrever a equação acima na forma:
Para escrever a equação de um processo adiabático em termos de e , usamos a pressão em relação a equação dos gases ideais, obtendo
Como e são constantes, podemos escrever esta equação na forma
Quando o gás passa de um estado inicial para um estado final , também podemos escrever a equação acima na forma
Trabalho[editar | editar código-fonte]
A definição de uma transformação adiabática é que não há transferência de calor, . De acordo com a primeira lei da termodinâmica:
, com temos:
Onde:
Qualquer trabalho feito tem de ser feito através da variação de energia interna , uma vez que o gás não recebe e nem cede calor do/para o meio externo.
Para um gás ideal monoatômico temos o trabalho definido como:
, uma vez que para um gás ideal monoatômico.
Para um gás ideal diatômico que tenha suas moléculas girando temos:
, uma vez que para um gás ideal diatômico com suas moléculas girando.
Ver também[editar | editar código-fonte]
- Calor específico
- Sistema adiabático (física)
- Transformação isocórica
- Transformação isobárica
- Transformação isotérmica
Referências
- ↑ a b Schulz, Daniel (2009). «Transformação Adiabática». IF-UFRGS. Consultado em 11 de novembro de 2018
Bibliografia[editar | editar código-fonte]
- HALLIDAY, D., RESNICK,R., WALKER, J., Fundamentos de física. 8ª edição, vol. 2, editora LTC