Transformações adiabáticas são processos termodinâmicos nos quais não ocorrem transferências de calor entre um sistema e suas vizinhanças. As únicas trocas de energia possíveis durante um processo adiabático são decorrentes da realização de trabalho termodinâmico. A palavra “adiabática” deriva do grego adiabato, que significa impenetrável ou intransponível. Show
O que é transformação adiabática?A transformação adiabática ocorre quando um gás expande-se ou sofre compressão com velocidade rápida o suficiente para que as trocas de calor entre ele e suas vizinhanças sejam desprezíveis. Durante uma transformação adiabática, os gases podem sofrer variações de temperatura, por exemplo, ao apertarmos um spray aerosol, o gás que está confinado em alta pressão é expelido em alta velocidade. Sua temperatura, então, cai bastante em virtude da enorme queda de pressão que o gás sofre ao deixar seu recipiente. De acordo com a 1ª lei da Termodinâmica, também conhecida como conservação da energia, podemos dizer que, para qualquer sistema físico: Q – calor A expressão mostrada acima diz que a quantidade de calor (Q) fornecida a um sistema pode ser parcialmente transformada em trabalho (τ). O restante da quantidade de calor será transformada em um acréscimo de energia interna desse corpo (ΔU), causando, como consequência, um aumento em sua temperatura. Veja também: 1ª lei para processos adiabáticos Nas transformações adiabáticas, não há trocas de calor. Dessa forma, a 1ª lei da Termodinâmica indica que toda variação de energia interna de um gás durante um processo adiabático deve ser igual ao trabalho realizado pelo ou sobre o gás:
Nos processos adiabáticos, as únicas trocas de energia possíveis entre um sistema e suas vizinhanças ocorrem por meio da realização de trabalho. Veja também: Trabalho de um gás Compressão e expansão adiabáticaCompressões e expansões adiabáticas são comuns em motores de combustão interna, como motores movidos a gasolina, os quais funcionam a partir do ciclo Otto. Esse ciclo é composto por quatro etapas:
A compressão adiabática ocorre, portanto, quando um gás sofre uma diminuição em seu volume e, consequentemente, um aumento em sua pressão sem que se realizem trocas de calor com suas vizinhanças. A expansão adiabática, por sua vez, é caracterizada por um aumento repentino no volume do gás e uma grande queda de sua pressão. Dessa forma, a temperatura do gás tende a cair rapidamente, mesmo sem haver trocas de calor entre o gás e o meio. Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) Pressão e volume nas transformações adiabáticasÉ possível relacionar a pressão e o volume de um gás durante uma transformação adiabática por meio da seguinte equação: Pi
– pressão inicial Na equação acima, γrepresenta o coeficiente
de expansão adiabática, uma grandeza adimensional definida pela razão entre o calor específico molar a pressão constante (CP) e o volume constante (CV). Observe: CP – calor específico molar a pressão constante Para gases ideais monoatômicos, o coeficiente
γtem valor igual a 5/3. Já para gases ideais diatômicos, seu valor é de 7/5. A relação entre calor específico de pressão constante e volume constante é chamada de relação de Mayer. Observe: R – constante universal dos gases perfeitos (0,082 atm.L/mol.K ou 8,31 J/mol.K) Gráfico das transformações adiabáticasOs ciclos termodinâmicos são apresentados em forma de gráficos, os quais, geralmente, relacionam as grandezas pressão e volume. Dessa forma, é necessário que saibamos identificar a curva relativa às transformações adiabáticas nesse tipo de gráfico:
Fórmulas da transformação adiabáticaAs principais fórmulas utilizadas para o estudo das transformações adiabáticas são: A equação acima pode ser reescrita em termos da pressão e temperatura. Confira: Além disso, existe uma fórmula para calcularmos o coeficiente de expansão adiabática: Para determinarmos a
relação entre CP e CV: Exemplos resolvidos sobre transformação adiabáticaUm gás ideal de volume V1 e temperatura inicial T1 sofre uma expansão adiabática até que seu volume final seja 9 vezes maior que seu volume inicial, sua pressão final P2 e sua temperatura final T2. Sendo CP/CV = 3/2 para esse gás, determine: a) a razão entre as pressões iniciais e finais desse gás. b) a razão entre as temperaturas finais e iniciais desse gás. Resoluçãoa)
Para encontrarmos as relações entre as pressões P1 e P2 do gás, podemos utilizar a equação a seguir: Como informa o exercício, o volume final do gás (V2) é 9 vezes maior que o volume inicial V1. Portanto,
V2 = 9V1: b) Para calcularmos a relação entre as temperaturas do gás, podemos utilizar a lei geral dos gases ideais: Como calcular a variação de energia interna de um gás ideal?Para calcular a energia interna de um gás, temos que associar a energia interna ao movimento das partículas do gás. Isso porque essas partículas estão em constante agitação, isto é, possuem velocidade. Portanto, elas possuem energia de movimento, que é a energia cinética: Ec = m . v² ÷ 2.
Qual é a variação de energia interna de um gás ideal sobre o qual é realizado um trabalho de 80 j durante uma compressão isotérmica?O trabalho realizado foi de 80 Joules, a variação da energia interna é nula.
Qual é a variação de energia interna de um gás ideal sobre a qual é realizado um trabalho de 80J durante uma compressão Adiabática * 1 ponto a 80 JB 40 JC Zero d 40 j?1 resposta(s)
Em uma compressão adiabática não há troca de calor. O trabalho W realizado PELO sistema é de - 80 J ( j=a que + 80 J foi realizado SOBRE ele). Em uma compressão adiabática não há troca de calor. O trabalho W realizado PELO sistema é de - 80 J ( j=a que + 80 J foi realizado SOBRE ele).
Qual é a variação da energia interna do gás em uma máquina após a realização de um ciclo completo?Entretanto, como o estado final coincide com o estado inicial, a energia interna final é igual à energia interna inicial e, consequentemente, a variação da energia interna durante a realização de um ciclo completo é sempre nula.
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