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Gás ideal e primeira lei da Termodinâmica Professor: Antonio dos Anjos Pinheiro da Silva Tutor: Gustavo Luz.

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1 Gás ideal e primeira lei da Termodinâmica Professor: Antonio dos Anjos Pinheiro da Silva Tutor: Gustavo Luz

2 Sistema Termodinâmico O que é um sistema termodinâmico? Agora, partículas!! Antes Como fazer um tratamento mecânico desse problema?

3 Descrição termodinâmica de um sistema de muitos corpos Parâmetros termodinâmicos (p, V, T) V Volume do recipiente que contém o gás T Medida da agitação térmica pColisões com partículas e com as paredes

4 Gás Ideal Definição: Denominamos de gás ideal um sistema constituído de muitos corpos e suficientemente diluído para que possamos desprezar a interação entre suas partículas. Os parâmetros termodinâmicos (p, V, T) que caracterizam esse gás estão relacionadas entre si por uma equação de estado chamada equação de estado de um gás ideal: ou

5 A equação de estado no espaço (p, V, T) uma superfície cujos pontos representam um estado de equilíbrio do sistema (gás), caracterizado por uma temperatura, volume e pressão bem definidos Para passar de um ponto para outro nessa superfície é necessário que algum processo termodinâmico tenha ocorrido. Processos termodinâmicos são variações apropriadas de um ou mais parâmetros que fazem o sistema evoluir de um estado de equilíbrio inicial para um outro estado de equilíbrio.

6 Processos Termodinâmicos Processo isobárico: a pressão p é mantida constante enquanto que a sua temperatura e volume variam. Processo isovolumétrico: o volume V é mantido constante enquanto que a sua temperatura e pressão variam.

7 Processos Termodinâmicos Processo isotérmico: a temperatura T é mantida constante enquanto que a pressão e volume variam. Veja o processo III na figura abaixo.

8 Energia Interna de um Gás Ideal No gás ideal, toda energia, chamada de energia interna U, está na forma de energia cinética. teorema da eqüipartição da energia estabelece que cada grau de liberdade contribui para a energia interna do gás com um fator de (k B T)/2

9 Teorema da eqüipartição da energia Como existem N partículas no gás então, por esse teorema, a energia interna total será dada por: Note que a energia interna de um gás ideal é proporcional a sua temperatura T. Quando o gás se expande ele se resfria pois realiza trabalho sobre sua vizinhança as custas de sua energia interna. Quando o gás é aquecido sua energia interna cresce pois calor Q entra no sistema aumentando sua energia interna. Quando o gás é comprimido sua energia interna tende a aumentar pois energia em forma de trabalho W é injetada para dentro do sistema.

10 1ª Lei da Termodinâmica Relação entre energia interna U, trabalho W e calor Q Variação da energia interna U do sistema Calor Q que entra ( Q > 0) ou sai Q < 0 do sistema Trabalho W realizado sob (W > 0) ou pelo (W < 0) Sistema.


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