Termodinâmica

Mistura de gases perfeitos: é  a reunião de dois ou mais gases, de modo que não ocorram reações entre suas partículas, em um único recipiente.

A fórmula utilizada é:

Bem, o mais comum é usar até o gás dois, mas caso seja três ou mais gases soma do mesmo jeito.


Pressão de um gás: depende da natureza do gás.
                Por exemplo: se for o hidrogênio, tem que saber a massa e a velocidade das moléculas.
Fórmula na página 102 do livro.
Obsevação:  O  símbolo tipo um "u" é igual a densidade volumétrica, ou seja, Massa/Volume.


Energia cinética dos gases: não depende da natureza do gás.
      É igual a energia interna de uma um gás.


Fórmula na página 103 do livro.


Velocidade média por molécula: depende da natureza do gás.


Fórmula está na página 103 do livro.
Observação: Pega a fórmula da temperatura e isola o v² que irá dar a fórmula.
                                           
Vai ficar assim:        v² = 3RT / M


Energia cinética média por molécula: não depende da natureza do gás.


Fórmula na página 105 do livro.


Observação: gases diferentes à mesma temperatura possuem a mesma energia cinética por molécula.


Recomendo os exercícios: 32 ao 43. Nas páginas 107 e 108, para poder fixar a matéria e as fórmulas.
 Cuidado, pois a fórmula de mistura dos gases também aparecerá nos exercícios.


1) Termodinâmica: é a parte da física que estuda a transformação da energia cinética (movimento) em energia térmica (calor).


a) Trabalho: é a relação existente entre a intensidade da força (F) e o deslocamento ocorrido (d).
                
             Fórmula:   t  = Fd


Na expansão, t > 0 , ou seja, o gás realiza trabalho.
Na compressão, t < 0 , ou seja, o gás recebe trabalho.

Observação: coloquei trabalho, pois é a única grandeza física que pode dar um pouco de dúvida. :D


2) Lei zero da Termodinâmica: quando dois elementos estão em equilíbrio térmico e ainda procuram ficar em equilíbrio com um terceiro.
     Exemplo: A e B estão em equilíbrio térmico, ai de repente aparece o C. Quando esses três entrarem em equilíbrio térmico, então terá ocorrido a lei zero da termodinâmica.

3) Primeira lei da termodinâmica: a variação da energia interna(U) de um gás é dada pela diferença (-) entre a quantidade de calor (Q) trocada com o meio exterior e o trabalho (t ) realizado pelo gás.

Fómula na página 116.

4) Transformações adiabáticas: não troca de calor entre o sistema e o meio externo.

         Como não há troca de calor então o Q = 0.     (Página 119)

5) Transformações termodinâmicas dos gases:

a) Transformações isotérmicas: quando a variação de energia interna é igual a zero, ou seja, a quantidade calor (Q) é igual a trabalho ( t  ).    (Página 117)

b) Transformações isovolumétricas: quando o trabalho é igual a zero, ou seja, a variação de energia interna (U) é igual a quantidade calor (Q).  (Página 117)

c) Transformações isobáricas: quando o trabalho é igual a pressão (p) e a variação de volume ( ΔU).

Observação: Vai lá na página 129 e olha o gráfico do exercício 31. Quando o gráfico gira no sentido horário (como é o caso do exercício), há conversão de calor em trabalho.

Quando o gráfico gira no sentido anti-horários, há conversão de trabalho em calor.

6) Segunda lei da termodinâmica: Essa lei é muito aplicada nas máquinas, pois para que uma máquina consiga transformar calor em trabalho de modo contínuo, deve-se operar um ciclo entre duas fontes, uma quente e outra fria, retira calor da fonte quente, converte uma parte em trabalho (sentido horário) e o restante rejeita para a fonte fria.

Fórmula na página 134.

Recomendo: fazer  todos os exercícios possíveis que você conseguir.

Observação: Decorem o gráfico da página 136 ou pelo menos tentem entendê-lo.

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Estudo dos gases

O gás é um fluído que sofre grandes variações de volume quando submetido a determinadas pressões.


1) Gás ideal ou perfeito: é o gás cujo o volume é igual ao recipiente que o contêm. 
 Não há forças coesivas entre suas moléculas.

2) Variáveis de estado de um gás: são aquelas que fazem o gás mudar de estado físico.
             Exemplo: Volume, temperatura e pressão


Observação: para um gás mudar de fase ele precisa que ocorra a mudança de duas dessas variáveis.


3) Temperatura: é uma grandeza física relacionada a energia cinética dos gases.
         Nesse conteúdo a temperatura sempre tem que ser medida na escala Kelvin.


4) Volume: corresponde a capacidade do recipiente.
        Nesse conteúdo é muito comum encontrar em litros (L) ou metros cúbicos (m³).


            Exemplo:         1L = 1 dm³ = 0,001 m³
                                   1m³ = 10³ L


5) Pressão: razão entre a intensidade da força (F) e área (A) em que ela é aplicada.

                           P = F / A

Está relacionada a dois fatores: a) Quantidade de moléculas do gás;
                                                 b) Intensidade da força resultante.

6) Equação geral dos gases:

                 
7) Transformação Isotérmica: quando a temperatura é contante.       T¹ = T²

(Observe o gráfico)
Quando a transformação é isotérmica quanto maior a pressão, menor é o volume e vice- versa. Vejam que quando está em p¹ o volume é pequeno e quando está em p² o volume é grande.


 O elemento que possui maior temperatura é o elemento A e o que possui menor temperatura é o elemento C.


O gráfico dessa transformação será uma hipérbole, onde vai aparecer o volume x pressão.


8) Transformação Isocórica: volume não vária, é constante.      V¹ = V²

Considere : Pf  = P² e  Tf como T² .

                                                                        Pi = P¹ e  Ti = T¹.

(Observe o gráfico).

Quando a transformação é isobárica, quanto maior a pressão maior será a temperatura.

Vejam que no P² a pressão é maior e a temperatura T² também.

O  elemento P² possui maior volume.

O gráfico dessa transformação será uma reta, onde pressão x temperatura irão aparecer.

9) Transformação Isobárica: a pressão não varia.         P¹ = P²

(Observe o gráfico).

Quando a transformação é isobárica, quanto maior for o volume, maior será a temperatura. Veja que V² tem um grande volume e sua temperatura também o acompanha.

A pressão em V² é menor do que a pressão em V¹.

O gráfico dessa transformação será uma reta, onde irá aparecer volume x temperatura.

Recapitulando:  O gás para mudar de fase precisa que 2 variáveis (pressão,volume ou temperatura) mudem.

          Transformação isotérmica: o gráfico é uma hipérbole e a temperatura é constante.

          Transformação isocórica: o gráfico é uma reta e o volume não varia.

          Transformação isobárica: o gráfico é uma reta e a pressão não muda.

Observação: Nos exercícios a forma da reta das transformações isobárica e isocórica não irão aparecer como essas mostradas a cima. Umas irão estar descendo, outras na horizontal ou na vertical, mas se você olhar e perceber que é uma reta, então será uma dessas duas.

10) Equação de Clapeyron: 

P = pressão.

V = volume.

n =  número de mols.

R = constante universal dos gases.

T = temperatura na escala Kelvin.

Recomendo os exercícios: Página 98 toda. Para fixar essa matéria.

Estou matéria não caíra na VI e nem na AE desse bimestre, mas estou postando para a pessoas terem uma base quando eu começar a postar a matéria de Termodinâmica. 

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