Considere um gás de massa m contido em um cilindro com área de base A, provido de um êmbolo. Ao ser fornecida uma quantidade de calor Q ao sistema, este sofrerá uma expansão , sob pressão constante, como é garantido pela Lei de Gay-Lussac, e o êmbolo será deslocado. Calcule o trabalho associado à expansão isotérmica e reversível de mol de gás ideal de 7L até 150L, em o C. Expansão livre é um processo onde um sistema físico – geralmente um gás ideal – tem seu volume instantaneamente aumentado, ou tem seu volume aumentado de forma que este aumento no volume não se dê em virtude da pressão que este exerce sobre as fronteiras móveis do sistema, pressão que, durante a expansão , reduz-se a zero. Uma transformação isobárica é uma transformação termodinâmica na qual a pressão permanece constante em um sistema fechado, sistema este que permite trocas de energia, mas não de matéria, entre o sistema e sua vizinhança. Essa transformação também recebe o nome de Lei de Charles e Gay-Lussac.
Figura 1: a expansão de um gás executada em uma e mais etapas irreversíveis e num processo reversível. As áreas sob a curva pV correspondem ao trabalho executado pelo gás. Ourides Página Pelo gráfico, o trabalho realizado pelo gás corresponde à área do retângulo sombreado, dado pelo. Usando uma diagrama PV, calcule o trabalho realizado pelo gás quando a expansão for: a) adiabática b) isobárica c) isotérmica ilustrando cada um desses processos. Observe a figura a seguir: A figura mostra um cilindro com gás em seu interior que está sendo submetido a uma variação de temperatura.
O cilindro da figura contém uma massa de gás ideal. Essa ciência teve impulso especialmente durante a revolução industrial , quando o trabalho que era realizado por homens ou animais começou a ser. Nesse caso, o trabalho é positivo, pensa assiimagina que temos um êmbolo movel dentro de um recipiente, quando fornecemos energia a ele, o gás ou o que for que tiver lá irá mover esse êmbolo empurrando-o para cima, havendo expansão , nos gráficos da termodinâmica na física são representados pelo ciclo horário ou com a seta para direita quando estão se expandindo, quando estao.
O significado de trabalho na termodinâmica e como calcular o trabalho realizado pela compressão ou expansão de um gás Se você está vendo esta mensagem, significa que estamos tendo problemas para carregar recursos externos em nosso website. Os alunos da Associação fazem uma apresentação neste evento, para mostra o trabalho que e realizado na Instituição. Esta festa atrai não somente a comunidade da Zona Norte, mas também é costume encontrar no cadastro crianças da Zona leste entre outras. U ma expansão adiabática sempre vem acompanhada por uma diminuição da temperatura do gás, devido ao simples fato de que este necessita utilizar parte de sua energia interna para a realização deste trabalho.
Q uando o gás é comprimido adiabaticamente o trabalho é efetuado no gás por um agente externo. A energia do gás é aumentada. Ou seja, todo o calor trocado é transformado em trabalho. Se o gás recebe calor, realiza trabalho.
Se um trabalho é realizado sobre ele, perde calor. Esse resultado é interessante, pois nos leva à uma interessante ideia: poderíamos aproveitar o trabalho realizado por um gás ao cedermos calor a ele em tarefas mecânicas. Uma máquina térmica recebe uma determinada quantidade de calor e realiza um trabalho útil de 4J.
Considerando que o trabalho da máquina é obtido isobaricamente a uma pressão de atm, num pistão que contém gás, determine a variação de volume sofrida pelo gás dentro do pistão. VYProcessos isotérmicos e adiabáticos. Perceber que o trabalho realizado é numericamente. Dessa forma, quando fornecemos calor ao gás, numa transformação isotérmica, todo o calor é usado para a realização de trabalho.
Ocorre também a transferência de 1kJ na forma de trabalho , através de uma hélice. No final do processo, o sistema entra em equilíbrio quando o êmbolo atinge uma altura de 40m acima da base do cilindro. Até meados do século XIX, achavam possível construir uma máquina térmica ideal, que transformaria toda a energia fornecida em trabalho , obtendo um rendimento total (1). Para demonstrar que não seria possível, o engenheiro militar francês Nicolas Sadi Carnot, propôs uma máquina teórica, ideal, onde o rendimento seria o máximo.
Na figura apresentamos o gráfico da pressão em função do volume, durante a transformação. Em módulo, o trabalho do gás é numericamente igual à área da região sombreada na Fig. Quando um gás sofre uma expansão isotérmica: a) a energia recebida pelo gás na forma de calor é igual ao trabalho realizado pelo gás na expansão b) não troca energia na forma de calor com o meio exterior c) não troca energia na forma de trabalho com o meio exterior d) a energia recebida pelo gás na forma de calor é igual à variação da energia interna do gás e) o trabalho. Para que o gás sofra uma expansão isotérmica, é necessário que o sistema receba calor do meio, o qual é convertido em trabalho.
Em uma compressão adiabática do gás, o meio realiza trabalho sobre o sistema, com conseqüente aumento da energia interna do gás. Represente graficamente P(V) e realize uma integração numérica entre os extremos dos dados que lhe pareçam mais correctos, a fim de determinar o trabalho realizado sobre o gás durante o processo adiabático. Considere que uma amostra de gás ideal sofreu uma expansão adiabática na qual o seu volume foi duplicado. No estudo da termodinâmica temos que, para um determinado gás, podemos calcular o trabalho da força exercida por ele.
Para isso, lembremos que quando o gás aplica uma força sobre um objeto, este exercerá uma pressão sobre a área de contato que por sua vez poderá ocasionar um deslocamento. Lista de exercício (termodinâmica) com gabarito 1. J de calor são fornecidos a uma quantidade de ar. Uma certa quantidade de gás ideal realiza o ciclo termodinâmico descrito abaixo.
O trabalho realizado pelo gás num ciclo é 2J. A variação da energia interna do gás num ciclo é 2J.