Frente B - Módulo 6: 1 Lei da Termodinâmica Flashcards
Qual o conceito de energia interna?
A energia interna é uma grandeza de estado (o que importa é o início e o final) que corresponde ao conteúdo energético das moléculas do sistema.
Quando ocorre variação da energia interna?
Quando há troca de energia entre o sistema e a vizinhança na forma de calor ou trabalho.
A quais dois fatores a energia interna está associada?
- Quantidade de moléculas de um corpo;
- Temperatura do corpo.
Como se calcula a energia interna de um gás? Três fórmulas possíveis.
. U= 3 N K T / 2 —> N= número de moléculas
K= constante de Boltzman
. U= 3 n R T / 2 —–> n= número de mols
R= Constante Universal dos Gases
. U= 3 pV / 2 .
Qual é o conceito de trabalho?
O trabalho consiste em uma forma de transferência de energia em que ocorre variação do volume.
Quando um gás é apenas comprimido, ele perde ou ganha energia cinética?
Quando um gás é comprimido, ele sofre trabalho e ganha energia cinética.
Quando um gás apenas se expande perante um êmbulo móvel, ele perde ou ganha energia cinética?
Quando um gás é expandido, ele realiza trabalho e perde energia cinética.
Dois sinônimos para 1 Lei da Termodinâmica
- Variação da energia interna;
- Princípio da Conservação da Energia em sistemas térmicos.
Três equações que definem o trabalho de um gás.
W (trabalho)
p (pressão exercida por um gás)
A (área do êmbulo)
delta X (deslocamento do êmbulo)
. W= F . delta X
. W= A. p . delta X
. W= delta V . p
Como identificar o trabalho em um gráfico pressão VS. volume?
O trabalho corresponde à área do gráfico até o eixo do volume.
Obs: Essa análise corresponde ao caso de querer saber o trabalho de um determinado trecho do ciclo. Ai sim vai até o eixo do volume.
Como identificar o trabalho total de um ciclo em um gráfico pressão VS. volume?
O trabalho corresponde à área do ciclo, não indo até o eixo do volume.
Unidade do trabalho no Sistema Internacional + uma outra possível.
Joule (N.m) [ SI ] ou atm.L (depende das unidades de volume e pressão utilizadas no problema).
Quando que o trabalho de um gás será positivo (+)?
. Quando a variação do volume for positiva;
. Quando o gás se expande;
. Quando o sistema realiza trabalho sobre a vizinhança.
Quando que o trabalho de um gás será negativo (-)?
. Quando a variação do volume for negativa;
. Quando o gás for comprimido;
. Quando a vizinhança realiza trabalho sobre o sistema.
Como a primeira lei da termodinâmica é escrita numericamente?
Delta U = Q - W
Explique os sinais do trabalho de um sistema
W + = O sistema realiza trabalho
W - = O sistema sofre trabalho
W=0 = Isovolumétrica
Explique os sinais do calor de um sistema
Q + = O sistema recebe calor;
Q - = O sistema libera calor;
Q=0 = Adiabática
Explique os sinais da variação da energia interna.
Delta U + = Temperatura do sistema aumenta;
Delta U - = Temperatura do sistema diminui;
Delta U=0 = Isotérmica
Quais são os dois principais fatores que indicam que há trabalho?
. Variação de volume;
.Presença de uma força.
Em um sistema térmico, mesmo recebendo calor, a temperatura do sistema permanece constante. Por que, de acordo com a primeira lei da termodinâmica, isso acontece?
Isso ocorre quando o calor é gasto na forma de trabalho.
Dica para resolver exercícios associados á energia interna.
Quando não souber se a variação da energia interna está aumentando ou não, levar em consideração que ela é proporcional à pressão e ao volume do gás +
fazer isotermas no ciclo para saber se a temperatura aumentou ou diminuiu (!!!)
Como sabemos o sinal do trabalho total de um ciclo pelo gráfico de pressão versus volume?
Ciclo no sentido horário = W (+)
Ciclo no sentido anti-horário = W (-)
O que é a transformação adiabática?
Uma transformação em que não ocorre troca de calor.
Em quais situações pode ocorrer uma transformação adiabática?
- Quando um gás é comprimido ou expandido rapidamente, não havendo tempo para que ocorra troca de calor.
- Quando um sistema é isolado termicamente da vizinhança por um isolante (como isopor e lã).
Qual é a equação que define uma transformação adiabática e o quê pode ser interpretado à partir dela?
pv y (V elevado ao coeficiente de Poisson)= constante
Essa equação significa que, em uma transformação adiabática, quando ocorre aumento do volume, ocorre uma diminuição da pressão e de forma um pouco maior, e vice-versa.
O que ocorre com a temperatura do sistema em uma expansão adiabática? Explique
Ocorre DIMINUIÇÃO DA TEMPERATURA.
Delta U, na transformação adiabática, é igual a -W. Como é uma expansão, W é positivo. Delta U passa a ser negativo, o que implica em uma diminuição da temperatura do sistema.
O que ocorre com a temperatura do sistema em uma compressão adiabática? Explique
Ocorre AUMENTO DA TEMPERATURA.
Delta U, na transformação adiabática, é igual a -W. Como é uma compressão, W é negativo. Delta U passa a ser positivo, o que implica em um aumento da temperatura do sistema.
Em uma transformação isobárica, qual é a relação entre calor e trabalho?
I Q I > I W I
Qual transformação exige mais calor para aquecimento, isobárica ou isovolumétrica? Por que?
Isobárica, pois ela apresentará trabalho.
Como é o gráfico de uma transformação adiabática?
Se assemelha a uma isoterma, porém é mais acentuada, tendo em vista que conecta duas isotermas.
Como saber pelo gráfico se o trabalho de um determinado trecho do ciclo é + ou -?
Se, do trecho até o eixo, englobar o ciclo, o trabalho é positivo. Caso contrário, se não englobar o ciclo, o trabalho é negativo.
O que é a expansão livre?
É um caso específico da transformação adiabática em que não há resistência e, consequentemente, não há transferência de energia. A energia interna permanece a mesma.
Como saber se o trabalho é positivo ou negativo em um ciclo?
Se o ciclo for:
- Horário: o trabalho é +.
- Anti-horário: o trabalho é -.
