10/4/2014 Gases Ideais 2 - Transformações gasosas | Térmica | Física | Educação

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Gases Ideais 2 - Transformações gasosas

Gases Ideais 2 -Transformações gasosas

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Existem várias maneiras de realizarmos uma transformação gasosa. As três variáveis de

estado, volume, pressão e temperatura podem se alterar, ao mesmo tempo, em uma

dada transformação. Mas é comum fazer-se o estudo particularizado das transformações

em que uma das variáveis de estado permanece constante. São elas:

Transformação isotérmica

Numa transformação isotérmica, a temperatura permanece constante, variando a

pressão e o volume da massa gasosa. Então, o valor final da temperatura é igual ao valor

inicial (T0 = T1). Assim, utilizando a Lei Geral dos Gases ideais, temos:

Essa fórmula, que traduz a denominada Lei de Boyle, mostra que, na transformação

isotérmica, a pressão e o volume do gás são inversamente proporcionais. Se

construirmos um gráfico no qual colocamos os valores da pressão no eixo das

ordenadas e os valores do volume no eixo das abscissas, essa proporcionalidade

inversa é representada por uma curva denominada isoterma, que é uma hipérbole

equilátera, cujos ramos jamais tocam os eixos, uma vez que nem pressão nem volume

podem se anular.

Verifica-se que a hipérbole representativa da transformação isotérmica é tanto mais

afastada dos eixos quanto mais alta for a temperatura em que ela se realiza.

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TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICA

=p0V0 p1V1

TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICA ISOBÁRICA ISOCÓRICA ADIABÁTICA EXERCÍCIO

ENEM BIOLOGIA FÍSICA GEOGRAFIA HISTÓRIA LITERATURA MATEMÁTICA PORTUGUÊS QUÍMICA PROVAS

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Como a pressão do gás permanece constante, na transformação isobárica os valores

inicial e final são iguais, p0 = p1. Assim, utilizando a Lei Geral dos Gases ideais, temos:

Portanto, na transformação isobárica de determinada massa de um gás perfeito, o

volume e a temperatura absoluta são diretamente proporcionais. Graficamente, essa

proporcionalidade é representada por uma reta que passa pela origem dos eixos.

Observe que a origem corresponde ao zero absoluto (zero kelvin), onde, sob pressão

constante, o volume do gás se anularia.

É, evidentemente, uma condição teórica, em que todas as moléculas do gás estariam

juntas, sendo nulo o espaço entre elas. Como no gás perfeito inexistem as forças de

coesão (não há interação entre as moléculas), ele não sofre mudança de estado: por

mais próximas que as moléculas estejam, mantém-se o estado gasoso. Não se esqueça,

porém, de que gás perfeito ou ideal é um modelo. Normalmente, um gás real muda de

estado, isto é, torna-se líquido e sólido, em temperaturas superiores ao zero absoluto.

Por isso, não há nenhum contrassenso ou absurdo em dizer que, no zero absoluto, é nulo

o volume de um gás ideal.

Numa transformação isocórica, o volume do gás não se altera, embora variem pressão e

a temperatura. Então, os valores inicial e final do volume são iguais (V0 = V1). Assim,

utilizando a Lei Geral dos Gases ideais, temos:

Portanto, na transformação isocórica de dada massa de um gás perfeito, a pressão e a

temperatura absoluta são diretamente proporcionais. Construindo o gráfico da pressão

em função da temperatura absoluta, obtemos uma reta que passa pela origem dos

eixos.

ISOBÁRICA

=V0

T0

V1

T1

ISOCÓRICA

=p0

T0

p1

T1

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Essa origem corresponde ao zero absoluto (zero kelvin), representando uma condição

teórica em que a pressão do gás se anula. Essa pressão nula pode ser explicada pelo

fato de, no zero absoluto, cessar o movimento de agitação molecular, deixando de

ocorrer o bombardeio das moléculas contra as paredes do recipiente.

Graficamente, como se observa no gráfico, a correspondência entre a pressão e o

volume na transformação adiabática é representada por uma curva que corta as

isotermas, uma vez que a temperatura varia.

No caso, consideramos uma expansão adiabática, quando o volume aumenta (V1> V0),

a pressão diminui (p1 < p0) e a temperatura diminui (T1 < T0). Evidentemente, numa

contração adiabática, ocorreria diminuição de volume, aumento de pressão e aumento

de temperatura. Uma característica fundamental da transformação adiabática é o fato de,

enquanto ela ocorre, não haver trocas de calor com o meio ambiente. Este aspecto,

assim como as suas implicações, serão discutidos na Termodinâmica.

onde é chamado Expoente de Poisson, e e são os calores específicos

do gás à pressão e volume constantes, respectivamente.

(UFPR) Segundo o documento atual da FIFA “Regras do Jogo”, no qual estão

estabelecidos os parâmetros oficiais aos quais devem atender o campo, os

equipamentos e os acessórios para a prática do futebol, a bola oficial deve ter pressão

entre 0,6 e 1,1 atm ao nível do mar, peso entre 410 e 450 g e circunferência entre 68 e 70

cm. Um dia antes de uma partida oficial de futebol, quando a temperatura era de 32°C,

cinco bolas, identificadas pelas letras A, B, C, D e E, de mesma marca e novas foram

calibradas conforme mostrado na tabela abaixo:

Bola Pressão (atm)

A 0,60

B 0,70

C 0,80

D 0,90

E 1,00

No dia seguinte e na hora do jogo, as cinco bolas foram levadas para o campo.

Considerando que a temperatura ambiente na hora do jogo era de 13°C e supondo que o

volume e a circunferência das bolas tenham se mantido constantes, assinale a alternativa

que apresenta corretamente as bolas que atendem ao documento da FIFA para a

realização do jogo.

ADIABÁTICA

=p0V0 y p1 V1 y

y =cp

cvcp cv

EXERCÍCIO

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a) A e E apenas.

b) B e D apenas.

c) A, D e E apenas.

d) B, C, D e E apenas.

e) A, B, C, D e E.

Resposta:

Letra D.

Dados: = 32 °C = 273 K; T = 13 °C = 286 K.

Supondo que o ar no interior das bolas comporte-se como gás perfeito, temos:

Aplicando essa expressão a cada um dos valores da tabela dada:

Os cálculos mostram que somente as bolas B, C, D e E satisfazem as condições

impostas.

José Carlos Fernandes dos SantosLicenciado em Física pela UFRJ

Propagação do calor

Princípio das trocas de calor

Gases Ideais 1

Transformações cíclicas e máquinas térmicas

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T0

= ⇒ p = ⇒ p = .p

T

p0

T0

T

T0p0

286305 p0

= 0, 6 ⇒ = 0, 56 atm.pA286305 pA

= 0, 7 ⇒ = 0, 67 atm.pB286305 pB

= 0, 8 ⇒ = 0, 75 atm.pC286305 pC

= 0, 9 ⇒ = 0, 84 atm.pD286305 pD

= 1, 0 ⇒ = 0, 93 atm.pE286305 pE

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