2-Termodinâmica - Callen, H. Termodinámica (completo en español)
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Super 1
Aula 4
DUDU Física B
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EQUAÇÃO DE ESTADO DE UM GÁS IDEAL
p.V = n.R.T
p pressão
V volume
n número de mols do gás (n = m/M)
R constante universal dos gases
T temperatura (escala Kelvin)
(8,31 J/Kmol ou 0,082 atm.l/Kmol)
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p1V1
T1
p0V0
T0
=
EQUAÇÃO GERAL DOS GASESEQUAÇÃO GERAL DOS GASESEQUAÇÃO GERAL DOS GASES
Quando n = cte
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Gráficos:
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p
V
ISOBÁRICA p=constante
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p
V
ISOMÉTRICA V=constante
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p
V
ISOTÉRMICA T=constante
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∆V = + Expansão
∆V = - Compressão
V = volume (m3)
p=pressão (N/m2)
W=trabalho (J)
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Volume e trabalho:
ΔV > 0 W>0 Expansão
ΔV < 0 W<0 Compressão
ΔV=0 W=0 V=cte
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p (N/m2)
V (m3)
Gráfico pressão por volume Aréa = Trabalho
Trabalho = p.∆V
Trabalho
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p
V
T
p
V
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Transformações Cíclicas
O gás realiza trabalho
O gás sofre trabalho
Não tem trabalho
Não tem trabalho
A B
C D
P(N/m2)
V(m3)
3
1
5 9
WAB=b.h
WAB=4.3= +12 J
WBC=zero
WCD=b.h
WCD=-4.1= -4 J
WDA=zero
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Qual o trabalho total ABCDA?
A B
C D
P(N/m2)
V(m3)
3
1
5 9
WAB=+12 J
WBC=zero
WCD= -4 J
WDA=zero
WABCDA= 8 J
O trabalho do ciclo é igual a área do ciclo.
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Quando o ciclo for HORÁRIO o trabalho é POSITIVO
A área do gráfico é igual ao trabalho
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A área do gráfico é igual ao trabalho
Quando o ciclo for ANTI-HORÁRIO o trabalho é NEGATIVO.
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T > 0 U>0 Gás aquece
T < 0 U<0 Gás esfria
T=0 U=0 T=cte
Temperatura e energia interna:
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Transformação Cíclica ABCDA
Num ciclo sempre ∆U=0
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PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
Q= quantidade de calor
Q=W+U
W =trabalho
U =variação de energia interna
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Q > 0 Gás ganha calor
Q < 0 Gás perde calor
Q=0 Adiabático
Q=W+U
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B
A
C
D
E
Qual o sinal do W, ΔU e Q,
para as transformações AB, BC, CD, DE, EA?
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Isotérmica T=cte U=0
Isocórica V=cte W =0
Adiabática Q=0
Isobárica p=cte (NADA vale zero)
Q= W + ΔU W = p.∆V
∆U = nR.∆T 3
2
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Q1 = W + Q2 Q1=Calor recebido pela fonte quente.
Q2=Calor perdido pela fonte fria.
W=Trabalho realizado.
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Kelvin
Enunciado para o 2º Princípio
da Termodinâmica
“É impossível construir uma máquina
térmica que, operando em ciclo,
transforme todo calor recebido de uma
fonte em trabalho ”
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O ciclo de CARNOT possui o maior
rendimento possível entre duas temperaturas:
O Ciclo de Carnot
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O Ciclo de Carnot
2 isotermas
2 adiabáticas
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Rendimento de uma Máquina Térmica
Tf = temp. da fonte fria
Tq = temp. da fonte quente
Para o ciclo de Carnot
Com T sempre em KELVIN, Temos:
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