Trabalho e calor trocado entre o gás e o meio e energia interna de um gás ideal

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tipo de gás ideal, funções de de energia interna de um gás ideal unidade U

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Trabalho e calor trocado entre o gás e o meio e energia interna de um gás ideal

  1. 1. Vamos escolher, como sistema termodinâmico, uma dada massa de gás perfeito aprisionada em cilindro dotado de êmbolo. Suponhamos que o êmbolo é livre, isto é, pode deslocar-se para cima ou para baixo sem nenhum atrito. Há troca de trabalho (energia mecânica ) entre o gás e o meio toda vez que ocorre variação de volume do gás. Para esse trabalho, vamos estabelecer a seguinte convenção de sinais: A: O Gás se expande: B: O Gás é comprimido C: O volume do Gás não varia: TRABALHO E CALOR TROCADOS ENTRE O GÁS E O MEIO
  2. 2. A: O Gás se expande: Nesse caso, em que o volume aumenta, diz-se que o gás realizou trabalho sobre o meio. Convenciona-se que esse trabalho é POSITIVO. Se o volume do gás aumenta, o gás realiza trabalho. B: O Gás é comprimido Nesse caso, em que o volume do gás diminui, diz-se que o meio ambiente realizou trabalho sobre o gás ou que o gás recebeu trabalho do meio. Convenciona-se que esse trabalho é NEGATIVO. Se o volume do gás diminui, o gás recebe trabalho
  3. 3. C: O volume do Gás não varia: A realização de trabalho está intimamente ligada à variação de volume. Então, se ocorre um processo termodinâmico em que o gás não sofre nem compressão nem expansão, isto é, o volume permanece constante, não há realização de trabalho. Se o volume do gás permanece constante, o gás não troca trabalho com o meio Quanto às trocas de calor entre o gás e o meio ambiente, vamos retomar as convenções anteriormente. A quantidade de calor é positiva quando recebida pelo gás e negativa quando perdida pelo gás. A quantidade de calor que o gás recebe do meio é positiva A quantidade de calor que gás perde para o meio é negativa
  4. 4. A ENERGIA INTERNA DE UM GÁS IDEAL A energia interna U de um gás ideal é constituída pela energia cinética total de transformação de todas as moléculas que constituem o gás. Assim, quando maior o numero de moléculas do gás e quanto maior a velocidade delas, maior será, também, a energia interna do gás. Portanto, a energia interna U depende da quantidade de gás e de sua temperatura. Sendo o (n) numero de mols do gás, suposto ideal e monoatômico, e T sua temperatura absoluta, pode-se deduzir, a parti das leis da Mecânica Clássica e da equação de Clapeyron, que:
  5. 5. Como regra geral, na Termodinâmica, a conversão de energia térmica em energia mecânica é realizada usando-se uma quantidade constante de gás. Depreende-se daí uma conclusão muito importante, conhecida como lei de joule pata os gases perfeitos: A energia interna de um dado numero de mols de gás ideal é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta Nos processos termodinâmicos sofridos por um gás, é mais comum nos referirmos à variação de energia interna (∆U) ,em vez de à energia interna dos estados envolvidos. Então, sendo ∆T a variação de temperatura do gás no processo, sua variação de energia interna será expressa por:

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