Calor e 1a lei.pdf - Unidade Acadêmica de Física - UFCG

Notas de aula – Física II; Profs Ricardo e Amauri
Calor e Primeira Lei
5 – Trabalho e Diagrama PV de um Gás
Aplicações da 1 a Lei da Termodinâmica.
Suponha um gás confinado num cilindro. Se o gás se expande, o trabalho realizado por ele sobre
o pistão de área A é:
dW = F.dx = PA.dx = PdV. (8)
Nota: o trabalho é o produto interno entre a força e o deslocamento de um corpo F.dx. Se o
deslocamento não está no mesmo sentido da força, então o trabalho é negativo.
Da Eq. (8), podemos escrever que o trabalho é dado por:
V
V PdV
∫
= f
W (9).
i
O que é fundamental para se calcular o trabalho a partir da Eq. (9) é saber como a pressão varia
com V! Veja também que o trabalho é igual à área sob a curva de P contra V.
Exemplos:
Processo isobárico (Figura 4, caminho 1 → 2 ou 4 → 3): Se o volume do gás aumenta a pressão
constante de um volume V1 para um volume V2, a temperatura aumenta pois saímos o gás sai de
uma isotérmica para outra e para que isto ocorra, calor é adicionado. Então
Q > 0 e ∆U > 0.
V
2
W = ∫ PdV = P V −V
) > 0.
V
1
PRESSÃO
.( 2 1
VOLUME
Fig. 3 – Quando o pistão se move
para direita, o volume aumenta de
um valor dV = A dx, onde dx é o
deslocamento infinitesil do pistão e
A é a sua área
Fig. 4 – O gráfico mostra 3 situações distintas
para um gás sair do estado 1 para o estado 3
diretamente (processo isotérmico) ou via os
estados 2 ou 4. Como o trabalho é igual a área
sob a curva, então em cada um dos caminhos, o
trabalho é diferente.
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