Energia Interna de um Gás e Primeiro Princípio da Termodinâmica

Apresentação em tema: "Energia Interna de um Gás e Primeiro Princípio da Termodinâmica"— Transcrição da apresentação:

1 Energia Interna de um Gás e Primeiro Princípio da Termodinâmica
PROFESSOR: DEMETRIUS SÉRIE: 2º ANO DISCIPLINA: FÍSICA 1

2 Primeira Lei da Termodinâmica: uma ideia geral...
Um gás possui energia interna Ao receber uma quantidade de calor, sua energia interna aumenta Ao ceder uma quantidade de calor, sua energia interna diminui

3 A energia interna de um gás depende da temperatura
Para um gás perfeito monoatômico, a sua energia interna U é a soma das energias cinéticas Ec médias de todas as suas moléculas:

4 SOBRE O GÁS: Se a temperatura aumenta (ΔT>0), a energia interna do gás aumenta: ΔU>0 Se a temperatura diminui (ΔT<0), a energia interna do gás diminui: ΔU<0 Se a temperatura não varia (ΔT=0), a energia interna do gás não muda: ΔU=0

5 A velocidade média das moléculas
v – velocidade média (m/s) R – Constante Universal do Gases ideais (8,31 J/mol.k) T – Temperatura do gás (K) M – Massa molar do gás (kg/mol) A energia cinética média por molécula e – energia cinética (J) k – Constante de Boltzmann (1, J/K) T – Temperatura do gás (K)

6 PRIMEIRO PRINCÍPIO DA TREMODINÂMICA
A variação da energia interna ΔU de um sistema é expressa por meio da diferença entre a quantidade de calor Q trocada com o meio ambiente e o trabalho τ realizado durante a transformação.

7 EXEMPLO Um gás recebe 50 J de calor de uma fonte térmica e se expande, realizando um trabalho de 5 J. Quanto vale a variação da energia interna desse gás? 45 J

8 CONSIDERAÇÕES Convenção de sinais: Calor recebido pelo gás Q>0
Calor cedido pelo gás Q<0 Trabalho realizado pelo gás (expansão) τ >0 Trabalho realizado sobre o gás (compressão) τ <0

9 Vamos fazer alguns exercícios do livro
Vamos fazer alguns exercícios do livro? Página 325 (Verificação e Aplicação) Página 327 (A11) Página 328 (V11)

10 PARTE II PROFESSOR: DEMETRIUS DISCIPLINA: FÍSICA 1 SÉRIE: 2º ANO APLICAÇÃO DA PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA A ALGUMAS TRANSFORMAÇÕES GASOSAS PARTICULARES

11 NUMA TRANSFORMAÇÃO ISOCÓRICA...
Sendo o volume invariável numa transformação isocórica, não há realização de trabalho (τ=0) ΔU = Q – τ ΔU = Q – 0 ΔU = Q EXEMPLO: Num processo isocórico, um gás recebe 20 J de calor. Quanto vale a variação da sua energia interna?

12 NUMA TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICA...
Numa transformação isotérmica, ΔT = 0. Se ΔT = 0, ΔU=0 ΔU = Q – τ 0 = Q – τ τ= Q EXEMPLO: Em um processo isotérmico, um gás recebe 30 J de calor, e se expande. Qual o trabalho realizado pelo gás nesse processo?

13 NUMA TRANSFORMAÇÃO ADIABÁTICA...
MAS O QUE É UMA TRANSFORMAÇÃO ADIABÁTICA?

14 Numa transformação adiabática o gás não troca calor com o meio – ou porque o gás está termicamente isolado ou porque o processo é razoavelmente rápido para que qualquer troca de calor possa ser considerada.

15 NUMA TRANSFORMAÇÃO ADIABÁTICA...
Numa transformação adiabática, Q=0. ΔU = Q – τ ΔU = 0 – τ ΔU = – τ

16 Numa EXPANSÃO gasosa adiabática, a temperatura DIMINUI, a energia interna DIMINUI e o volume do gás AUMENTA. Numa COMPRESSÃO gasosa adiabática, a temperatura AUMENTA, a energia interna AUMENTA e o volume do gás DIMINUI.

17 O gráfico p x V de uma transformação adiabática é uma curva mais acentuada que a isotérmica.

18 Vamos fazer alguns exercícios do livro? Aplicação(pág. 327-328)
Aplicação (pág. 331) SEM PREGUIÇA