1 LEI DA TERMODINAMICA

Universidade do Estado do Amapá
Profº. Sérgio Disciplina: Física

3.8 – CALOR e TRABALHO Vamos agora examinar o modo como a energia pode ser transferida em forma de calor e trabalho de um sistema para o ambiente e vice-versa. Suponha um gás confinado em um cilindro com um êmbolo, como na figura abaixo,

A base do cilindro repousa em um reservatório térmico, cuja temperatura T pode ser controlada. O sistema (gás) parte de um estado inicial i, descrito por uma pressão, volume e temperatura (Pi, Vi, Ti) em direção a um estado final f, descrito por uma pressão, volume e temperatura (Pf, Vf, Tf). O processo de levar o sistema de um estado inicial ao estado final é chamado de processo termodinâmico. Durante esse processo energia pode ser transferida do reservatório térmico para o sistema (calor positivo) ou vice-versa (calor negativo). Além disso, o sistema pode realizar trabalho sobre as esferas de chumbo, levantando o êmbolo (trabalho positivo), ou receber trabalho das esferas de chumbo (trabalho negativo). Suponha que algumas esferas de chumbo sejam removidas do êmbolo, permitindo que o gás empurre o êmbolo e as esferas restantes para cima, com uma força F, produzindo um deslocamento infinitesimal ds. Como o deslocamento é pequeno podemos supor que a força é constante durante o deslocamento. Nesse caso o módulo de F passa ser igual a PA, onde P é a pressão do gás e A é a área do êmbolo, então o trabalho infinitesimal dW realizado pelo gás durante o deslocamento é dado por,

Onde dV é a variação infinitesimal do volume do gás devido ao movimento do êmbolo. Logo o trabalho realizado pelo gás para que o volume varie de Vi para Vf é dado por,

Na equação podemos observar que o volume varia de um estado inicial a um estado final, porém pressão e temperatura do gás também podem variar. Assim para calcular a integral, precisamos entender como a pressão varia com o volume em um processo termodinâmico. Na prática, existem muitas formas de levar