Energia Interna de um Gás e Primeiro Princípio da Termodinâmica

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... Ao receber uma quantidade de calor, sua energia interna aumenta Ao ceder uma quantidade de calor, sua energia interna diminui Um gás possui energia interna

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 (1,38.10-23 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:

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

10. PARTE II PROFESSOR: DEMETRIUS SÉRIE: 2º ANO DISCIPLINA: FÍSICA 1 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