Aula 6 Termodinamica

Termodinâmica

Termodinâmica
A Termodinâmica é a área da Física que investiga os processos pelos quais calor se converte em trabalho ou trabalho se converte em calor.

Calor

Gás ideal

Trabalho

É energia transferida entre sistemas por meio de uma força

É energia térmica em trânsito entre corpos a diferentes temperaturas 23.1

Usinas nucleares: sistemas termodinâmicos

Energia interna de um gás
As moléculas de um gás estão em constante movimentação.
ADILSON SECCO

Dentre outras formas de energia,

as moléculas possuem energia cinética. A energia interna do gás, que

passamos a representar por U, corresponde à soma das energias cinéticas de todas as moléculas do gás.

23.2

Energia interna de um gás
Essa energia depende da quantidade de gás e de sua temperatura absoluta. Para um gás perfeito monoatômico, desmonstra-se que:
U= 3 ·n·R·T
2

Mas: p · V = n · R · T

U= 3 ·p·V
2

Lei de Joule
Para uma dada massa de gás perfeito, n = constante, a energia interna U depende exclusivamente de sua

temperatura absoluta T.

23.2

Gases monoatômicos

Trabalho em uma transformação gasosa quantidade de gás contida em um



Q

F

cilindro provido de êmbolo que

pode deslizar sem atrito.

Expansão do gás

Cálculo do trabalho da força F τ=F·d Como:
Então, τ = p · A · d

Mas: A · d = V
Portanto,

τ = p · V

(válido quando p = constante)

23.3

ADILSON SECCO

Consideremos determinada

Trabalho numa transformação gasosa
A expressão deduzida só é válida nas transformações em que a pressão do gás permanece constante (transformação isobárica).
Em um diagrama Pressão × Volume (diagrama de Clapeyron):
Portanto,

ADILSON SECCO

τ = p · v
N
|τ| =
“área” sob p  V

23.3

Trabalho numa transformação gasosa
Essa propriedade pode ser generalizada e válida mesmo que a pressão p exercida pelo gás durante a transformação varie.
Então, em qualquer transformação gasosa:
Se V aumenta  τ > 0 (o gás realiza trabalho)
N

τ = “área” sob p  V

Se V = constante  τ = 0 (transformação