1) O documento discute as trocas de trabalho e calor entre um gás perfeito confinado em um cilindro e o meio externo durante processos termodinâmicos. 2) Se o volume do gás aumenta, ele realiza trabalho positivo sobre o meio; se diminui, recebe trabalho negativo do meio. Se o volume é constante, não há troca de trabalho. 3) A quantidade de calor recebida pelo gás é positiva; perdida, é negativa.

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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:

6. 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: