Gases-e-termodinâmica-2017.pdf

Gases Equação dos Gases (Clapeyron)

p.V  n.R.T Transformação dos Gases (sem mudar o número de mols, ou seja, sem ganhar ou perder massa de gás)

p1 .V1 p 2 .V2  T1 T2 Transformação dos Gases (com mudança no número de mols, ou seja, alterando a massa do gás)

p1.V1 p2 .V2  n1T1 n2T2 Mistura de Gases:

n = n1 + n 2 + . . . p.V p1 .V1 p 2 .V2    ... T T1 T2

p = pressão (N/m2) 1 atm = 105 N/m2 V = volume (m3) 1 L = 10-3 m3 n = No de mols

n

m M

m = massa total do gás M = massa de 1 mol do gás (massa molar) R = constante dos gases R = 0,082 atm.L/mol.K R = 8,31 J/mol.K T = temperatura (em kelvin) T = tc + 273 tc = temperatura em Celsius Isobárico → p = constante Isotérmico → T = constante Isométrico ou Isovolumétrico ou Isocórico → V = constante

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Termodinâmica τ = Trabalho de um gás

Trabalho:

τ = p . V

p = Pressão (N/m2)

Fórmula válida para pressão constante (transformação isobárica).

τ = área interna do gráfico

conversão de calor em trabalho

conversão de trabalho em calor

V = Variação do volume (m3)

Quando a pressão varia, devemos resolver pela área do gráfico p x V: Gráfico de p x V:

Trabalho cíclico:

(J)

τ

= +  Ocorre na expansão (aumento de volume do gás). Dizemos que é um trabalho realizado pelo gás.

Potência 

Pot 

  Nº de ciclos t

(J/s = W)

=   Ocorre na compressão (diminuição do volume do gás). Dizemos que é um trabalho realizado sobre o gás.

τ

τ = área do gráfico

τ

= 0  Ocorre quando não há variação de volume (volume constante = Isométrico ou Isovolumétrico ou Isocórico)

U = Variação da Energia Interna do Gás (J):

U 

3 n.R.T 2

n = No de mols

n

m M

m = massa total do gás M = massa de 1 mol do gás (massa molar) R = constante dos gases R = 0,082 atm.L/mol.K R = 8,31 J/mol.K

U = +  Ocorre quando há aumento da energia interna do gás (aumento da temperatura) U =   Ocorre quando há diminuição da energia interna do gás (diminuição da temperatura)

Q = Quantidade de calor (J): 1 cal  4,18 J Q = +  Ocorre quando o gás ganha ou recebe calor do meio externo. Q =   Ocorre quando o gás perde ou cede calor para o meio externo. Q = 0  Ocorre no processo adiabático, ou seja, não há troca de calor com o meio externo.

1a Lei da Termodinâmica:

Q = τ + U

U = 0  Ocorre quando não há variação da temperatura

Q = Quantidade de calor (J) 1 cal  4,18 J U = Variação da Energia Interna do Gás (J)

(temperatura constante = Isotérmico)

τ = Trabalho de um gás (J)

T = temperatura (em kelvin)

T = tc + 273 tc = temperatura em Celsius

2a Lei da Termodinâmica:

Q1 = τ + Q2 Relação de Carnot:

Q1 Q2  T1 T2

Máquinas quentes

Máquinas Frias

(máquinas à vapor)

(refrigeradores, ar condicionado, etc)

 = rendimento (x 100 = %)

e = eficiência

Q1 = fonte quente de calor (cal ou J) Q2 = fonte fria de calor (cal ou J)

T1 = temperatura da fonte quente (K) T2 = temperatura da fonte fria (K) (lembre-se de que a temperatura tem que ser em Kelvin)



 Q1

 1

Q2 T  1 2 Q1 T1

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e

Q2



Transformação Gasosa TRANSFORMAÇÕES

expansão isotérmica compressão isotérmica aquecimento isométrico resfriamento isométrico aquecimento isobárico ou expansão isobárica compressão isobárica ou resfriamento isobárico expansão adiabática compressão adiabática compressão isométrica ou expansão isométrico

p 

V 

T =

U =

U 0

 +

Q +

CÁLCULOS Q=





=

=

0

−

−

Q=



=





+

0

+

Q = U



=





−

0

−

Q = U

=







+

+

+

Q =  + U

=







−

−

−

Q =  + U









−

+

0

0 =  + U









+

−

0

0 =  + U

 (aumenta)

NÃO existe tal processo

 (diminui)

= (permanece igual)

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