Você já parou para pensar no modo como o calor se transforma em trabalho e vice-versa?
Se essa é uma das suas dúvidas, ela com certeza tem a ver com o estudo da termodinâmica, a área da física que estuda as transferências de energia.
Pensando nisso, o Amigão aqui resolveu trazer esse conteúdo de termodinâmica com exercícios resolvidos para você. No entanto, antes de ver esse tema na prática, vamos explicar mais sobre esse campo de estudo.
Conteúdos
Termodinâmica exercícios: Conceitos fundamentais
O estudo da termodinâmica surgiu a partir do interesse em aprimorar as máquinas e melhorar suas eficiências no período da Revolução Industrial.
Devido a isso,trata-se de um ramo da física que estuda as relações de troca entre o calor e o trabalho realizado na transformação de um sistema ao interagir com o meio externo.
Ela é considerada uma descrição estatística da natureza, por isso, é possível, através dela, conceber o comportamento macroscópico de sistemas que contenham muitos corpos.
Esse estudo é regido por quatro leis que nos permitem descrever o sistemas por meio de variáveis como pressão, volume, temperatura, calor e entropia. Para entender mais sobre cada lei da termodinâmica em específico, temos um conteúdo especial sobre isso.
Além disso, alguns dos conceitos fundamentais para entender bem a termodinâmica dizem respeito a sistemas, espaços, equilíbrio e transformações. A seguir, vamos falar um pouco sobre cada um deles.
Sistema termodinâmico
O sistema termodinâmico diz respeito a regiões em que se consegue distinguir de suas vizinhanças por causa de alguma característica, como separadas por uma parede, membrana ou outros.
Já o sistema fechado serve para caracterizar aqueles sistemas isolados, ou seja, não realizam trocas de calor e não exercem ou recebem trabalho de suas vizinhanças.
Espaço termodinâmico
Quanto ao espaço termodinâmico, ele se configura como um conjunto de variáveis que podem ser usadas para descrever as condições de um sistema, permitindo que ele seja reproduzido.
Equilíbrio termodinâmico
Dentro de um sistema, o equilíbrio termodinâmico se dá quando um sistema não apresenta tendências para uma mudança espontânea de estado, ou seja, não muda espontaneamente, a não ser que sofra alguma influência de suas vizinhanças.
Transformações
Por fim, as transformações ocorrem quando um sistema sofre mudança de seu estado termodinâmico. Elas podem tanto ser reversíveis como irreversíveis.
As transformações reversíveis acontecem bem próximas à situação de equilíbrio, por isso, quando um sistema que estiver passando pela transformação reversível rapidamente ele voltará a sua condição inicial.
Por outro lado, as transformações irreversíveis ocorrem tornando as condições de equilíbrio cada vez menos acessíveis. Por isso, o sistema muda suas características de um jeito que não é possível voltar ao inicial, o que a torna irreversível.
Termodinâmica exercícios: Exemplo resolvido!
Agora que apresentamos os conceitos fundamentais sobre a termodinâmica, está na hora de trazer um exemplo prático desse conteúdo.
Exercício: Um conjunto cilindro-pistão contém inicialmente 0,4 m3 de NO2 a 250 kPa e 150 °C. O gás então é comprimido, segundo um processo politrópico com 𝑛 = 1,3.
No final da compressão a temperatura é igual a 300 °C. Considerando o NO2 um gás ideal nestas condições, calcule o trabalho realizado sobre o gás neste processo.
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