Variáveis de Estado • Pressão (P) = Quantidade de choques entre as partículas e as paredes do recipiente. • Volume (V) = Espaço ocupado pela amostra. • Temperatura (T) = Energia Cinética média das partículas. A transformação isobárica poderá ser identificada quando o êmbolo se movimentar lentamente ou com velocidade constante (equilíbrio com a pressão externa). Equação Geral do Gases Equação Clapeyron Unidades Trabalho Realizado pela Força da Pressão Exercida por um Gás Expansão do Gás: τ>0 O gás realiza trabalho O gás cede energia para o meio sob a forma de trabalho (não calor!) Trabalho Realizado pela Força da Pressão Exercida por um Gás Compressão do Gás: τ<0 Um trabalho é realizado sobre o gás O gás recebe energia do meio sob a forma de trabalho (não calor!) Trabalho Realizado pela Força da Pressão Exercida por um Gás Atenção! Se o volume de o gás não varia: τ=0 Trabalho Realizado numa Transformação Cíclica τ = τ1 + τ2 Trabalho Realizado numa Transformação Cíclica τ1 > 0 (Expansão) τ2 < 0 (Compressão) Trabalho Realizado numa Transformação Cíclica τ = τ1 + τ2 Termodinâmica Energia Interna de um Gás Ideal (U) Temperatura (T): Energia Cinética Média das partículas Energia Interna (U): É a soma das energias cinéticas das partículas. Energia Interna de um Gás Ideal (U) Energia Interna (U): É a soma das energias cinéticas das partículas. Gás Monoatômico: 3 3 𝑈 = 𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇 2 2 Gás Diatômico: Temperatura(T): Energia Cinética Média das partículas 5 5 𝑈 = 𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇 2 2 No SI: U é medida em Joule (J) Variação da Energia Interna de um Gás Ideal (U) • Gás aquece: ΔU > 0 • Gás esfria: ΔU < 0 • Gás mantém a temperatura constante: ΔU = 0 A energia interna pode ser considerada o “reservatório de energia do gás” Calor Trocado por um gás (Q) • Gás recebe calor: Q > 0 • Gás cede calor: Q<0 • Gás não troca calor com o ambiente externo: Q =0 Resumo Primeiro Princípio da Termodinâmica Q = 100 J ΔU = 100 J Ops! Expansão do Gás τ = 30J ΔU = 100 J – 30 J = 70 J ΔU = Q - τ Máquinas Térmicas (Motor) Máquinas Térmicas (Motor) | Q1 | = | Ʈ | + | Q2 | Energia Térmica => Energia Mecânica Máquinas Térmicas (Refrigerador) Máquinas Térmicas (Refrigerador) | Q2 | = | Ʈ | + | Q1 | Energia Mecânica => Energia Térmica Máquinas Térmicas – Rendimento(n) | Q1 | = | Ʈ | + | Q2 | Logo: | Ʈ | = |Q1 | - | Q2 | Ʈ Q1 −Q2 n= = Q1 Q1 Máquinas Térmicas com Máximo Rendimento – Ciclo de Carnot ΔU = Q – τ ΔU 1/2 = 0 0 = Q 1/2 -τ τ = Q 1/2 > 0 τ = Q 3/4 < 0 Ciclo de Carnot – Rendimento(n) (T1) | Q1 | = | Ʈ | + | Q2 | Logo: | Ʈ | = |Q1 | - | Q2 | (T2) Ʈ Q1 −Q2 n= = = Q1 Q1 T1 −T2 T1 2º Princípio da Termodinâmica É impossível realizar um processo cujo único efeito seja remover calor de um reservatório térmico e produzir uma quantidade equivalente de trabalho 3º Princípio da Termodinâmica Indica que não pode haver um motor com n = 100%