A energia interna (U) de um gás perfeito monoatômico está relacionada com sua temperatura absoluta (T) pela expressão Show Onde n é o número de mols do gás e R é a constante universal dos gases. R = 0,082 atm.L/mol.K ou R = 8,3 J/mol.K Depende do sistema de unidades usado Esta relação evidencia que a energia interna de determinada massa gasosa depende apenas da temperatura absoluta. Desta forma, se a temperatura do gás aumenta sua energia interna (U) também aumenta. Se o gás esfria, sua energia interna diminui. Nas transformações isotérmicas, a energia interna do gás fica constante. A energia interna de um gás depende apenas da temperatura absoluta Trabalho de uma forçaNa física, trabalho é a grandeza que está relacionada à transformação de energia por meio de uma força. Trabalho do gás a pressão constanteConsidere um gás contido no interior de um recipiente provido de um êmbolo móvel. Se o gás receber calor do meio exterior, a agitação das moléculas que o constituem aumenta. O gás se expande, realizando trabalho sobre o meio externo. Se a pressão ficar constante, o trabalho realizado pelo gás sobre o meio exterior é dado por (transformação isobárica) onde p é a pressão, em N/m2, do processo. V é a variação do volume do gás: V = Vfinal – Vinicial. No Sistema Internacional, a unidade de trabalho é o joule (J). Sinal do trabalhoQuando o gás sofre uma transformação, seu volume pode aumentar ou diminuir. Se ocorrer uma expansão, dizemos que o gás realizou trabalho sobre o meio externo a ele e o trabalho tem sinal positivo. Se o gás sofrer uma diminuição no seu volume, o trabalho é recebido pelo gás e tem sinal algébrico negativo. > 0 ► trabalho realizado pelo gás Þ volume aumenta < 0 ► trabalho recebido pelo gás Þ volume diminui Trabalho de uma transformação qualquerO diagrama da pressão versus o volume do gás tem a propriedade de fornecer o trabalho do gás por meio do cálculo da área entre a curva e o eixo do volume. O sinal do trabalho deve ser inserido após o cálculo da área observando o sentido da transformação. Se o volume aumentar, > 0 (trabalho realizado pelo gás). Se o volume diminuir, < 0 (trabalho recebido pelo gás). Trabalho na transformação cíclicaUm gás realiza uma transformação cíclica quando o estado final é igual ao estado inicial. O módulo do trabalho do gás é dado pela área interna da figura formada pelas transformações do ciclo. Exercícios1. (Eear) Uma amostra de um gás ideal realiza uma sequência de transformações termodinâmicas (AB, BC, CD e DA) conforme o gráfico pressão (P) em função do volume (V) a seguir. Assinale a alternativa que indica corretamente as transformações termodinâmicas pelas quais a energia interna da amostra aumentou. a) DA e CD b) AB e BC c) AB e DA d) BC e CD Resposta: C Da expressão da variação da energia interna: Ela mostra que a energia interna aumenta onde o produto PV aumenta, ou seja, nas transformações AB e DA. 2. (Unifesp) Analise o diagrama que representa o ciclo de transformações sofridas por um gás ideal em uma máquina térmica. Sabe-se que no ponto C a temperatura do gás é de 800 K a) Qual é a temperatura do gás no ponto A, em graus Celsius? b) Qual será a variação da energia interna do gás ao longo do ciclo completo A – B – C – A? Calcule o valor absoluto do trabalho realizado na compressão do gás. Resposta: 3. (Fuvest) Um mol de um gás ideal percorre o processo cíclico ABCA em um diagrama P-V conforme mostrado na figura, sendo que a etapa AB é isobárica, a etapa BC é isocórica e a etapa CA é isotérmica. Considere as seguintes afirmações: I. O gás libera calor tanto na etapa quanto na etapa II. O módulo do trabalho realizado pelo gás é não nulo tanto na etapa quanto na etapa III. O gás tem sua temperatura aumentada tanto na etapa quanto na etapa É correto o que se afirma em: a) Nenhuma delas. b) Apenas I. c) Apenas II. d) Apenas III. e) Apenas I e II. 4. (Fmj) O diagrama pressão versus volume mostra a transformação cíclica ABCDA pela qual passa certa massa de gás ideal. Em um ciclo, a variação da energia interna do gás é igual a a) 30 J. b) 60 J. c) zero. d) 90 J. e) 120 J. Para aprender mais, assista minha videoaula:
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