TRABALHO NAS TRANSFORMAÇÕES GASOSAS - TERMOLOGIA - Aula 14 - Prof. Boaro

Aula 14: Introdução à Termodinâmica

Conceitos Iniciais de Termodinâmica

• O professor Marcelo Boaro introduz a aula sobre termodinâmica, destacando que é a 14ª aula da playlist.

• Ele revisita conceitos anteriores como calor, temperatura e escalas termométricas (Celsius, Fahrenheit e Kelvin), além de dilatação térmica e condução de calor.

Trabalho Realizado por Gases

• A discussão se volta para o trabalho realizado por gases, mencionando a equação dos gases ideais (PV=nRT).

• O foco está em entender como um gás expande ao receber energia, realizando trabalho no processo.

Análise do Trabalho em Pressão Constante

• O professor explica que o objetivo é analisar o trabalho realizado por um gás sob pressão constante.

• Ele esclarece que mesmo com a variação de volume ao fornecer energia, a pressão pode permanecer constante.

Fórmulas Relacionadas ao Trabalho

• É feita uma conexão entre força aplicada pelo gás nas paredes do recipiente e o deslocamento do êmbolo.

• A fórmula do trabalho é apresentada: W = F cdot d cdot cos(theta) , onde F é força, d é deslocamento e theta é o ângulo entre eles.

Relação entre Pressão e Volume

• O professor menciona que a força sobre área resulta na pressão ( P = F/A ).

Variação de Volume e Trabalho em Transformações Gasosas

Conceitos Básicos de Variação de Volume

• O volume de um cilindro é calculado pela área da base multiplicada pela altura. A variação de volume (ΔV) é definida como a diferença entre o volume inicial e final.

Trabalho em Transformações Gasosas

• O trabalho realizado durante uma transformação gasosa com pressão constante é chamado de isobárico, sendo dado pela fórmula W = P cdot ΔV .

• Em uma expansão gasosa, a variação do volume é positiva, resultando em trabalho positivo. Isso ocorre porque tanto a força quanto o deslocamento estão na mesma direção.

Compressão Gasosa

• Na compressão gasosa, a variação do volume é negativa. A força que o gás exerce está oposta ao deslocamento, resultando em trabalho negativo.

• O cosseno do ângulo entre força e deslocamento na compressão é -1, indicando que o trabalho realizado pelo gás é resistente.

Terminologia do Trabalho

• O trabalho motor refere-se ao trabalho positivo durante a expansão, enquanto o trabalho resistente se refere ao trabalho negativo durante a compressão.

Análise Gráfica das Transformações Isobáricas

• Durante transformações isobáricas, se houver variação de volume, podemos usar as equações P cdot ΔV = nRT , onde n e R são constantes.

• O gráfico da pressão versus volume mostra que o trabalho pode ser representado pela área sob a curva. Se não houver variação de volume, não há realização de trabalho.

Cálculo do Trabalho através da Área no Gráfico

• Para calcular o trabalho no gráfico pressão-volume (P-V), utilizamos a área sob a curva. Essa área representa numericamente o valor do trabalho realizado.

Trabalho e Transformações em Gases

Unidade de Trabalho no Sistema Internacional

• A unidade de trabalho no sistema internacional é o Joule, embora calorias também sejam comuns devido à troca de energia com gases.

• O trabalho é considerado positivo quando um gás sofre expansão (de A para B) e negativo durante a compressão (de B para A).

Cálculo do Trabalho em Transformações

• O cálculo do trabalho pode ser feito através da área sob o gráfico pressão-volume, utilizando a equação geral dos gases.

• Para calcular o trabalho, deve-se considerar a área correspondente ao gráfico; isso pode envolver cálculos mais complexos como integrais.

Transformações Cíclicas

• Uma transformação cíclica ocorre quando um gás passa por diferentes estados de pressão, volume e temperatura, retornando ao estado original.

• O trabalho em uma transformação cíclica é calculado pela área interna da figura formada no gráfico pressão-volume.

Análise do Trabalho nas Transformações

• Se a transformação for feita em um ciclo completo (A → B → C → A), o valor total do trabalho será igual à área interna.

• Mudanças na direção da transformação afetam os sinais do trabalho: se for no sentido horário, o trabalho é positivo; se antihorário, pode resultar em um valor negativo.

Exemplificação das Áreas e Trabalhos

• Ao calcular o trabalho entre dois pontos (A para B), considera-se a área correspondente ao aumento de volume como positiva.

• Durante uma transformação que envolve compressão (C para A), a área considerada resulta em um trabalho negativo devido à diminuição do volume.

Trabalho em Gases Ideais: Conceitos e Aplicações

Introdução ao Trabalho em Gases

• O trabalho realizado por um gás pode ser positivo ou negativo, dependendo da direção do movimento. Se o movimento for no sentido antihorário, o trabalho é considerado negativo.

• A transformação de um gás ideal é representada graficamente pela relação entre pressão e volume. Um exemplo prático é a análise de uma transformação isotérmica.

Análise da Transformação Isotérmica

• Na transformação AB, a pressão (Pa) e o volume (Va) são conhecidos, assim como o volume no estado B (VB = 3Va). É importante entender as variáveis envolvidas para resolver os exercícios.

• Para calcular a pressão do gás no estado B (PB), utiliza-se a fórmula PAVa/Ta = PBVB/TB, onde Ta e TB são iguais na transformação isotérmica.

Cálculo do Trabalho Realizado

• O trabalho realizado durante a transformação BC deve ser calculado considerando que o volume está diminuindo, resultando em um trabalho negativo.

• O cálculo do trabalho pode ser feito pela área sob o gráfico ou pela fórmula W = PB * ΔV. Aqui, ΔV representa a variação de volume entre os estados inicial e final.

Resolução dos Exercícios

• Ao resolver exercícios literais, é crucial responder em função das variáveis fornecidas. Por exemplo, se Pa e PB forem dados, as respostas devem ser expressas com base nessas informações.

• No exercício discutido, o resultado final para o trabalho foi -2/3 * Pa * Va. Essa abordagem ajuda na compreensão das relações entre as variáveis.

Recursos Adicionais

• Ao final do vídeo, são oferecidos links para aulas anteriores e vídeos de resolução de exercícios. Também há menção à importância das doações para manter o projeto educacional ativo.