Roteiro : Aula 11

FÍSICA
2° ANO
ENSINO MÉDIO
PROF. NELSON BEZERRA
PROF. JEAN CAVALCANTE
REVISÃO DOS CONTEÚDOS
Unidade II
•• Vida e Ambiente
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REVISÃO DOS CONTEÚDOS
Aula 11.1
•• Revisão e Avaliação
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REVISÃO 1
Exemplo 1
Um gás, considerado perfeito, encontra-se aprisionado
no interior de um recipiente cúbico de aresta 2 metros.
A pressão exercida por esse gás é equivalente a 8% da
pressão atmosférica normal. Qual é o modulo da força
média aplicada pelo gás em cada face do recipiente?
Dado: 1 atm = 1.10 N/m
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2
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REVISÃO 1
Resolução:
p =F/A
Sendo a pressão do gás equivalente a 8% da pressão
atmosférica normal, então:
0,08 . 1.10 = F/2.2
5
F = 3,2. 10 N
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5
REVISÃO 1
Exemplo 2
O diagrama mostra duas
transformações isobáricas sofridas
por uma mesma amostra de gás
perfeito:
P2
P1
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REVISÃO 1
Com base nesses dados, pode-se afirmar que:
a) P2 > P1
b) P2 < P1
c) P2 = P1
d) P2 = 2P1
e) Em um diagrama volume x temperatura absoluta, não se
pode comparar diferentes valores da pressão.
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REVISÃO 1
Resolução:
α
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REVISÃO 1
Resolução:
Tg α V/T = K
Da equação de Clapeyron, temos:
p.V = n.R.T
Assim,
V/T =n.R/p = K
Observamos que, para pressão (p) maior, temos Tg α menor
e, portanto, α menor:
Portanto: P2 < P1
Letra B
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REVISÃO 1
Exemplo 3
Um gás perfeito passa do estado
representado por A, no gráfico, para
os estados representados por B e C.
Determine o trabalho realizado pelo
gás, em joules, nas transformações:
a) A para B
c) ABC
b) B para C
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REVISÃO 1
Resolução:
a) Em AB não há troca de trabalho com o meio externo, pois
o volume do sistema mantêm-se constante:
τ
AB
=0
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REVISÃO 1
b) Em BC, o trabalho realizado (o
volume do sistema aumenta) pelo
gás é igual à “área” sob o gráfico:
“Área” = τBC
τ
τ
BC
= 30. (0,2 – 0,1)
BC
= 3J
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REVISÃO 1
c) O trabalho total na transformação ABC é a soma
algébrica dos trabalhos nas transformações AB e BC, assim:
τ
ABC
= τAB + τBC
τ
ABC
=0+3
τ
ABC
= 3J
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REVISÃO 2
Relação entre as variáveis de estado
Quando uma certa quantidade de gás evolui de um estado
inicial (Pi, Vi, Ti) para um estado final (Pf, Vf, Tf), podemos
relacionar as variáveis de estado pela expressão abaixo:
P i . Vi
Ti
=
Pf . Vf
Tf
Lei geral dos gases
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REVISÃO 2
Exemplo
(Estácio-RJ) Um volume de 10 L de um gás perfeito teve
sua pressão aumentada de 1 para 2 atm e sua temperatura
aumentada de -73 °C para +127 °C. O volume final, em
litros, alcançado pelo gás foi de:
a) 50
b) 40
c) 30
d) 10
e) 20
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REVISÃO 2
Solução:
Ti .Vi Pf .Vf
=
Tf
Ti
4000
V=
400
10 . 1 2 . V
=
400
200
400 . V = 4000
V = 10 L
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REVISÃO 2
Dados:
Vi = 10 L
Pi = 1 atm
Pf = 2 atm
Ti = - 73ºC (200 K)
Tf = 127ºC (400 K)
Vf = ?
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REVISÃO 2
Transformações Gasosas
A transformação gasosa ocorre quando pelo menos uma
das variáveis de estado se modifica.
São quatro transformações básicas:
•• Isotérmica
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REVISÃO 2
Transformações Gasosas
A transformação gasosa ocorre quando pelo menos uma
das variáveis de estado se modifica.
São quatro transformações básicas:
•• Isotérmica
•• Isobárica
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REVISÃO 2
Transformações Gasosas
A transformação gasosa ocorre quando pelo menos uma
das variáveis de estado se modifica.
São quatro transformações básicas:
•• Isotérmica
•• Isobárica
•• Isométrica (ou isovolumétrica ou ainda isocórica)
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REVISÃO 2
Transformações Gasosas
A transformação gasosa ocorre quando pelo menos uma
das variáveis de estado se modifica.
São quatro transformações básicas:
•• Isotérmica
•• Isobárica
•• Isométrica (ou isovolumétrica ou ainda isocórica)
•• Adiabática
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REVISÃO 2
•• Isotérmica – Lei de Boyle-Mariote
•• Transformação Isotérmica: a temperatura não muda
durante a transformação gasosa.
A pressão e o volume de um gás ideal, mantido em
temperatura constante, são inversamente proporcionais.
Pi . Vi = Pf . Vf
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REVISÃO 2
Isotérmica
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REVISÃO 2
Exemplo:
Certa quantidade de um gás ocupa um volume de 120 L em
pressão de 700 mmHg e temperatura de 20 ºC. Qual será a
pressão quando o volume for apenas de 30 L, mantendo-se
a temperatura constante?
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REVISÃO 2
A primeira lei da termodinâmica
Lei da conservação da energia: “A energia não pode ser
criada nem destruída, mas apenas transformada de uma
espécie em outra”.
A primeira lei da termodinâmica é, portanto, uma
generalização da lei da conservação da energia por incluir
as variações de energia interna do sistema.
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REVISÃO 2
“A quantidade de calor recebida ou cedida pelo sistema é
igual à soma da variação da energia interna e o trabalho
realizado ou recebido pelo gás.”
Matematicamente a primeira lei pode ser expressa pela
seguinte relação:
Q = ∆U + W
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REVISÃO 2
Leis da Termodinâmica
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REVISÃO 2
O trabalho termodinâmico numa transformação
isobárica
W = P . ∆V
Onde:
W é o trabalho termodinâmico;
P é a pressão do gás;
∆V é a variação do volume do gás;
O trabalho, medido em Joules (J), será positivo ou realizado
pelo gás caso o volume aumente e será negativo ou
recebido pelo gás caso o volume diminua.
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REVISÃO 2
Exemplo:
Certa massa de gás perfeito sofre uma transformação
termodinâmica representada pelo gráfico abaixo. Calcule o
trabalho termodinâmico e diga se o trabalho foi recebido ou
realizado pelo gás.
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REVISÃO 2
Solução:
W = P . ∆V
W = 30 . (60 - 20)
W = 1200 J
O trabalho foi realizado
pelo gás pois seu volume
aumentou durante o
processo.
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REVISÃO 3
Gráficos das transformações gasosas: Isotérmica
p.V =K1
P1, T1
P2, T2
P3, T3
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REVISÃO 3
Nessas transformações, a massa e a temperatura do gás
perfeito mantêm-se constantes. Dessa forma, a Lei de
Boyle garante a validade da relação:
p1V1 = p2V2 = p3V3
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REVISÃO 3
O diagrama da pressão (p) x Volume(V), a representação
gráfica da Lei de Boyle é um ramo da hipérbole:
T3 > T2 > T1
T3
T2
T1
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REVISÃO 3
Transformações gasosas: Isovolumétrica.
p = K 3T
P1/T1 = P2/T2 = P3/T3
P1, T1
P2, T2
P3, T3
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REVISÃO 3
Em um diagrama pressão (p) x temperatura (T ou Ө), a Lei
de Charles é representada por um segmento de reta oblíquo
aos eixos.
Os Gráficos abaixo:
P
VC
VB
VA > VB > VC
VA
Ѳ (oC)
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REVISÃO 3
Trabalho termodinâmico
Área A
F
d
τgás > 0
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REVISÃO 3
Trabalho termodinâmico
Área A
F
d
τgás < 0
Considere a compressão de um gás perfeito.
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REVISÃO 3
Resumo:
•• Na expansão, τgás > 0 e o gás fornece energia na forma de
trabalho: o gás realiza trabalho.
•• Na compressão, τgás < 0 e o gás recebe energia na forma
de trabalho: o gás recebe trabalho.
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REVISÃO 3
Exemplo
No gráfico PxV a seguir temos uma transformação sofrida
por 2 mols de um gás perfeito, que possui no ponto A uma
0
temperatura de 27 C.
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REVISÃO 3
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REVISÃO 3
Determine:
a) A energia interna do gás no ponto B;
b) A energia interna do gás no ponto A;
c) O trabalho realizado na transformação de A para B;
d) A variação da energia interna de A para B;
e) A quantidade de calor absorvida pelo gás de A para B.
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REVISÃO 3
Resolução:
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REVISÃO 3
Resolução:
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