Termodinâmica Flashcards
Em um sistema físico, há quantas formas de receber ou ceder energia? Explique cada uma.
Por meio de calor ou de trabalho. Considerando que o calor flui e um corpo de maior temperatura para o de menor temperatura e que não haverá mudança de estados físicos nos gases, só há troca de calor sensível. No caso do trabalho, só haverá trabalho se o gás variar seu volume. Se o gás sofrer compressão, receberá energia na forma de trabalho pelo meio sobre o gás, se o gás se expandir, perderá energia na forma de trabalho feito pelo gás.
Com base nas trocas de calor e na realização de trabalho, qual é a primeira lei da termodinâmica?
A variação da energia interna corresponde a diferença entra a troca de calor sensível e o trabalho (Variação U=Q-T). É basicamente a lei da conservação de energia.
Acerca do trabalho, há quantas formas de calculá-lo e qual sua unidade de energia?
T=F.d.CosØ
T=p.Variação de Volume
J (SI)=N.m=Pa.m^3=kg.m^2/s^2
O que é a energia interna de um gás?
É a energia cinética de suas molécula.
Qual a energia interna de um gás monoatômico? E diatômico?
Para monoatômico, a relação é:
U=3PV/2=3nRT/2
Para diatômicos, a relação é:
U=5PV/2=5nRT/2
Qual a relação entre energia interna e a temperatura?
A temperatura mede o grau de agitação das moléculas e a energia interna é a energia cinética das moléculas do gás. Nesse caso, maior a agitação das moléculas, maior a temperatura e maior a energia interna. Logo, há uma relação diretamente proporcional entre a energia interna e a temperatura.
Como funciona os sinais do trabalhos?
Se a variação de volume for positiva, o trabalho tem sinal positiva, ou seja, o gás se expandiu e realizou trabalho sobre o meio externo, perdendo energia. Se a variação de volume for negativa, o trabalho tem sinal negativos, isto é, o gás foi comprimido pelo meio externo, recebendo energia.
Qual é a primeira lei da termodinâmica?
Há variação de energia interna em um gás quando há uma troca de calor com o meio e/ou a realização de sistema.
Variação de U= Q(sempre sensível) - W
Detalhe o balanço energético das transformações gasosas abertas.
Isotérmica:
Não há variação de energia interna, pois não há variação de temperatura, Variação de U=0, logo,Q=W. Como a temperatura é constante, o produto de pressão e volume é constante.
Isocórica: como não há variação de volume, não há realização de trabalho, W=0, logo, Variação de U=Q. Como o volume é constante, a divisão pressão pela temperatura é constante.
Isobárica: na expansão, a variação de U é positiva, pois a divisão Volume pela temperatura é constante e Q>W. Na contração, a variação de U é negativa, porque a divisão V/T é constante e |Q|> |W|.
Adiabática: ocorre de forma muito rápido, por isso não há troca de calor, Q=O, logo, Variação de U=-W. Na expansão, há diminuição da temperatura e pressão e consequentemente a energia interna diminui, na compressão, há aumento de temperatura e pressão e consequente a energia interna aumenta.
Detalhe a relação de Mayer
Na relação de Mayer, há a conclusão de que a constante universal dos gases pode ser dada pela diferença de calor molar Calor molar a pressão constante e Calor molar a volume constante: R=Cp-CV, sendo Cp>Cv.
Detalhe as transformações gasosas cíclicas.
Não há um início nem um fim. Ademais, é usado em máquinas térmicas. As condições iniciais são iguais às condições finais, logo, Uinicial=Ufinal (variação de U=0) e Q=W.
Se o sentido for anti-horário, o Wtotal é negativo, portanto, o sistema cedeu energia em forma de calor e recebeu energia em trabalho - típico de máquinas frigoríficas. Se o sentido for horário, o sistema cedeu energia em forma de trabalho e recebeu energia em forma de calor.
O que é essencial para uma máquina térmica?
Uma fonte quente e uma fonte fria para que a máquina possa realizar trabalho, pois não há uma troca de calor sem uma diferença de temperatura.
O que é o rendimento de uma máquina térmica?
Pelo balanço energético da máquina, a quantidade de calor gorcnecido pela fonte quente é igual a soma do trabalho (energia útil) com a energia dissipada para a fonte fria (quantidade de calor da fonte fria): Qq=W+Qf.
O rendimento é dado pela quantidade de energia total que é utilizada para realizar trabalho: n=W/Qq. Porém, é impossível chegar a uma máquina térmica com rendimento de 100%, logo, n=1-Qf/Qq.
Qual a diferença de rendimento e eficiência?
A eficiência mede a quantidade de energia gasta para a realização de uma troca de calor e pode ser maior que 100 por cento, logo, e=Qq/W ou e=Qf/W.
É possível chegar a um rendimento máximo?
Apenas teoricamente pelo ciclo de carnot, que consiste em um ciclo de 4 transformações: uma expansão isotérmica, uma expansão adiabática, uma compressão isotérmica e uma compressão adiabática. Nessa caso, o depende unicamente da diferença de temperatura entre a fonte quente e a fonte fria: n=1-Tf/Tq.
