Teoria Cinética dos Gases e Termodinâmica Flashcards
O estudo do gás perfeito realizado sob a perspectiva microscópica leva-nos à
Teoria cinética dos gases.
Equação fundamental da teoria cinética
A pressão (p) exercida por um gás nas paredes internas de um recipiente é igual a um terço do produto da sua massa específica pelo quadrado da velocidade média quadrática das suas partículas.
Velocidade média quadrática
-
v= raiz de v2+v2+…+v2 /N.
1 2 N
A temperatura na teoria cinética
-
T= M/3R (v)²
A energia interna de um gás perfeito
U=3/2 n R T.
Equipartição da energia
U=3/2 p V.
Teorema da equiparação da energia
Estabelece que a divisão dessa energia deve ser feita de maneira igual para cada grau de liberdade.
A partícula diatômica tem
Três graus de liberdade na translação e dois graus na rotação.
Para todos os gases (perfeitos ou reais), a energia interna (U) é sempre
Proporcional à temperatura absoluta (T) do gás.
A energia cinética média molecular
Ecm= U/N
A equação da energia cinética média existente em cada partícula de um gás perfeito fica dada por:
Ecm=3/2 k T
A constante de Boltzmann (k) não depende da
Natureza do gás.
Termodinâmica
Estuda as transformações e as relações existentes entre dois tipos de energia: energia mecânica e energia térmica.
Termodinâmica dos Gases Perfeitos
O sistema físico intermediário na conversão entre energia térmica e energia mecânica é um gás perfeito.
Energia interna
É o somatório de vários tipos de energia existentes em suas partículas.
Quando fornecemos energia térmica para um corpo ou a retiramos dele provocamos a variação de sua
Energia interna.
Lei de Joule
U=3/2 nRT.
O aumento da temperatura absoluta corresponde a um aumento da energia interna, e a variação de energia interna Delta U
É positiva. (Delta U>0).
Se há diminuição da temperatura, a energia interna diminui, e sua variação é
Negativa (Delta U
Quando a temperatura permanece constante, a energia interna também se mantém
Constante. Portanto, sua variação é nula. (Delta U=0).
Relacionando a Lei de Joule com a Equação de Clapeyron, podemos escrever:
U=3/2 n R T=3/2 pV.
Na expansão, Tgás>0 e o gás fornece energia na forma de trabalho:
O gás realiza trabalho.
Na compressão, Tgás
O gás recebe trabalho.
O calor recebido é
Positivo.
O calor cedido é
Negativo.
1ª Lei da Termodinâmica
Princípio da Conservação da Energia.
Para todo sistema termodinâmico, existe uma função característica, denominada energia interna. A variação dessa energia interna (Delta U) entre dois estados quaisquer pode ser determinada pela diferença entre a quantidade de calor (Q) e o trabalho (Tgás) trocados com o meio externo.
1ª Lei da Termodinâmica.
Transformações termodinâmicas particulares:
Isotérmica;
Isométrica;
Isobárica;
Adiabática.
Nas transformações isotérmicas, a temperatura do sistema gasoso mantém-se constante e, em consequência, a variação de sua energia interna é
Nula.
Nas transformações isométricas, o volume do gás se mantém-se constante e, em consequência, o sistema
Não troca trabalho com o meio externo.
Nas transformações isobáricas, a pressão do sistema gasoso mantém-se
Constante.
Nas transformações adiabáticas, não há troca de calor entre o
Sistema e o meio externo. Dessa forma, toda a energia recebida ou cedida pelo sistema ocorre por meio do trabalho.
Expansão livre
É uma transformação termodinâmica irreversível, pois o sistema não consegue voltar à situação inicial espontaneamente.
Diagramas de Clapeyron
Uma transformação aberta
Quando um sistema realiza trabalho (Tgás>0), seu volume aumenta;
Quando um sistema recebe trabalho (Tgás
O trabalho trocado entre o sistema e o meio externo depende não somente dos estados
Inicial e final, mas também dos estados intermediários.
Uma transformação cíclica
Um sistema gasoso sofre uma transformação cíclica(ou fechada) quando o estado final coincide com o estado
Inicial.
O módulo do trabalho total trocado com o meio externo é determinado pela
Área interna à curva fechada representativa do ciclo.
O ciclo no sentido horário indica que o sistema realiza
Trabalho.
O ciclo no sentido anti-horário indica que o sistema recebe
Trabalho.
Transformação a volume constante
Qv=Delta Uv
Transformação a pressão constante
Qp=Tp+Delta Up
Comparação ente Qp e Qv
Tp=Qp-Qv
Relação de Mayer
R=Cp-Cv
O gráfico da adiabática
Equação de Poisson
pV elevado a Y= constante.
A curva representativa dessa função, num diagrama pressão x volume, é semelhante a uma hipérbole, porém inclinada em relação às
Isotermas.
A energia mecânica e o calor
1 caloria= 4, 186 joules
