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<p>TERMODINÂMICA</p><p>2ª LEI DA TERMODINÂMICA</p><p>SLIDE 052/1ºANO</p><p>Ensino Médio</p><p>No estudo da Calorimetria, usamos a equação Q = mc∆T para calcular a transferência de calor entre os</p><p>corpos. Nessa equação, m e ∆T são a massa e a variação de temperatura do corpo, respectivamente. O calor específico c é uma propriedade física que depende da substância do corpo. Podemos usar uma equação semelhante à equação anterior para calcular a transferência de calor em um gás. Nesse caso, o calor específico dependerá da natureza do gás e também do tipo de processo.</p><p>CALORES ESPECÍFICOS DE UM GÁS</p><p>Para uma transformação isobárica e outra isovolumétrica, o calor transferido pode ser calculado pelas seguintes equações:</p><p>Nessas equações, n é a quantidade de gás (por exemplo, em mols) e ∆T é a variação de temperatura na escala Kelvin (ou Celsius, pois ∆T é o mesmo em ambas as escalas).</p><p>CALORES ESPECÍFICOS DE UM GÁS</p><p>Os parâmetros cp e cv são os calores específicos molares à pressão e a volume constantes, respectivamente, cujas unidades podem ser J/mol.K e atm.L/mol.K. Os valores de cp e cv dos gases ideais dependem do tipo de gás e da temperatura. Os gases monoatômicos, como os gases nobres, são exceções. Todos eles, independentemente da temperatura, possuem cp = 5R/2 e cv = 3R/2, sendo R a constante universal dos gases.</p><p>CALORES ESPECÍFICOS DE UM GÁS</p><p>p	v</p><p>A	tabela	seguinte	contém	os valores de c e de c para alguns</p><p>gases a 25ºC. A última coluna da tabela é o coeficiente de Poisson ( γ), importante parâmetro dos gases e definido pela relação γ = cp/cv.</p><p>CALORES ESPECÍFICOS DE UM GÁS</p><p>Para qualquer gás, cp é maior do que cv. Isso significa que o calor para aquecer um gás à pressão constante é maior do que o calor para aquecer o gás a volume constante, para uma mesma elevação de temperatura. No aquecimento isovolumétrico, o calor é usado apenas para elevar a temperatura e a energia interna do gás. O aquecimento isobárico consome mais energia porque, além de receber calor para aumentar sua energia interna, o gás deve receber uma quantidade extra de calor para poder realizar um trabalho de expansão.</p><p>CALORES ESPECÍFICOS DE UM GÁS</p><p>As expressões de cp e cv para os gases monoatômicos podem ser deduzidas igualando-se a equação da 1a Lei da Termodinâmica com a equação da variação da energia interna para um gás ideal monoatômico:</p><p>CALORES ESPECÍFICOS DE UM GÁS</p><p>As expressões de cp e cv para os gases monoatômicos podem ser deduzidas igualando-se a equação da 1a Lei da Termodinâmica com a equação da variação da energia interna para um gás ideal monoatômico:</p><p>CALORES ESPECÍFICOS DE UM GÁS</p><p>Na transformação isovolumétrica, não há trabalho (W</p><p>=	0).	Substituindo	esse	valor	na	equação	anterior	e fazendo N = nNA e K = R/NA, obtemos:</p><p>CALORES ESPECÍFICOS DE UM GÁS</p><p>Comparando Q = ncv∆T com a expressão anterior, concluímos que cv = 3 R/ 2 , como queríamos demonstrar. Para o processo isobárico, devemos usar o mesmo procedimento, lembrando que, agora, existe um trabalho dado por W = P∆V = nR∆T. Deixamos para você a tarefa de completar os cálculos e de demonstrar que cp = 5R/2.</p><p>CALORES ESPECÍFICOS DE UM GÁS</p><p>Quando um gás é comprimido ou expandido sem trocar calor com a vizinhança, dizemos que o gás sofreu uma transformação adiabática (do grego, intransitável). Essa transformação pode ser obtida de duas formas. O recipiente que contém o gás pode ser isolado termicamente da vizinhança por meio de um material como isopor ou lã de vidro, ou o gás pode ser comprimido ou expandido tão rapidamente que ele não terá tempo para ceder ou ganhar calor da vizinhança.</p><p>TRANSFORMAÇÃO ADIABÁTICA</p><p>Na transformação adiabática, a pressão P, o volume V e a temperatura T do gás variam. Além da relação de gás ideal, PV/T = constante, a seguinte equação também se aplica:</p><p>TRANSFORMAÇÃO ADIABÁTICA</p><p>γ</p><p>Nessa equação, o expoente γ é o coe ciente de Poisson, definido no tópico anterior. A dedução dessa equação é um pouco complicada e será omitida. Na verdade, usaremos essa equação apenas para entender mos alguns aspectos do processo adiabático. De acordo com essa equação, quando o volume de um gás aumenta, a pressão diminui, de forma que o produto PV permanece constante (e vice-versa).</p><p>TRANSFORMAÇÃO ADIABÁTICA</p><p>Como γ é maior do que 1, a variação do termo Vγ é significativa. Assim, para o produto PVγ permanecer constante, a variação de P deve ser inversa e um pouco maior do que a variação de V (diferentemente da transformação isotérmica, em que P varia de for ma inversa e pr opor cional a V). Esse comportamento está ilustrado na figura 5, que mostra o diagrama P versus V para um processo adiabático ocorrendo entre dois estados A e B de um gás ideal.</p><p>TRANSFORMAÇÃO ADIABÁTICA</p><p>Neste gráfico, a área sob a curva que representa o processo é numericamente igual ao trabalho. Como Q = 0, concluímos que ∆U = 0 – W, ou seja, o trabalho em um processo adiabático é dado por W</p><p>= –∆U.</p><p>TRANSFORMAÇÃO ADIABÁTICA</p><p>Observe nesse gráfico que a expansão adiabática AB produz um resfriamento no gás (TB</p>