As transformações adiabáticas são as mudanças que correm numa massa de gás sem que haja a troca de calor. Show
O termo adiabático tem origem do grego adiabatos e significa intransponível. O processo adiabático pode ocorrer em duas situações:
Para criar um sistema adiabaticamente isolado o recipiente deve ser isolado termicamente. Transformação adiabática e a Primeira Lei da TermodinâmicaA Primeira Lei da Termodinâmica é também chamada de princípio de conservação de energia, que relaciona a participação do trabalho () e do calor (Q) na variação de energia interna (U) de um sistema. Como na transformação adiabática não há troca de calor com o ambiente, então Q = 0 e: Através da fórmula podemos constatar que o módulo da variação de energia do sistema corresponde ao módulo do trabalho realizado entre o sistema e a vizinhança. Atenção! Um processo adiabático não é o mesmo que transformação isotérmica. Neste último, o prefixo iso indica que a grandeza temperatura é constante. Na transformação adiabática a temperatura pode variar com a realização de trabalho. O trabalho é responsável pela energia fornecida ou concedida pelo sistema. Saiba mais sobre a Primeira Lei da Termodinâmica. Exemplos de transformações adiabáticasNa prática, as transformações adiabáticas são muito fáceis de acontecer. Veja dois exemplos a seguir. Expansão de um gásNa expansão adiabática o gás consegue deslocar o pistão utilizando sua energia interna. A energia fornecida pelo gás é medida pelo trabalho para que a transformação ocorra. Quando o sistema realiza trabalho, o trabalho é positivo e a variação de energia é negativa . Neste caso, a energia interna do sistema diminui proporcionalmente ao trabalho realizado, pois o trabalho é efetuado utilizando a energia interna do sistema. A expansão adiabática é utilizada no resfriamento de gases, pois a temperatura do sistema diminui e o gás resfria, já que perdeu parte de sua energia interna. Na prática, podemos observar a expansão de um gás adiabaticamente quando pressionamos um desodorante em spray. Ao tocar no material que se expande da saída percebemos que ele está frio. Leia também: Estudo dos Gases Compressão de um gásNa compressão adiabática o pistão é deslocado por energia proveniente do meio externo. Quando o sistema recebe trabalho, o trabalho é negativo e a variação de energia é positiva . Neste caso, a energia interna do sistema aumenta proporcionalmente ao trabalho recebido, pois o sistema está recebendo energia do meio externo. Observa-se que o sistema aquece pela elevação da temperatura na compressão rápida de um gás. Na prática, a compressão de um gás adiabaticamente pode ser percebida quando utilizamos uma bomba de ar para encher o pneu de uma bicicleta. Ao tocar no material sentimos que a extremidade da bomba está aquecida. Leia também: Lei dos Gases Transformações adiabáticas: variação da pressão e do volumeAs grandezas pressão e volume nas transformações adiabáticas são relacionadas pela Equação de Poisson: Onde, p: pressão do gás; O expoente de Poisson é calculado pela razão entre os calores específicos com pressão (Cp) e volume (Cv) constantes. O valor do coeficiente depende apenas da atomicidade do gás. Por exemplo, um gás monoatômico, como o hélio (He), tem y igual a 1,7. Já um gás diatômico, como o oxigênio (O2), tem o valor de y igual a 1,4. Saiba mais sobre as Transformações Gasosas. Gráfico das transformações adiabáticasComo o coeficiente de Poisson é maior que 1, o diagrama de pressão e volume em transformações adiabáticas forma hipérboles. A curva da transformação adiabática intercepta as curvas isotermas, que corresponde ao gráfico de pressão e volume em transformações isotérmicas . Exercícios sobre transformações adiabáticasQuestão 1Em uma expansão adiabática, um gás ideal troca a energia de 209 J com o ambiente em forma de trabalho. Determine a quantidade de calor que o sistema troca com o meio externo nesta transformação. Ver Resposta Resposta correta: Q = 0 A expansão do gás ideal em uma transformação adiabática não apresenta troca de calor. Portanto, Q = 0. Ao realizar uma expansão, o gás aumenta seu volume e realiza um trabalho positivo, utilizando a energia interna do sistema para aumentar o volume, não havendo troca de calor com o meio externo. Questão 2Ao expandir-se adiabaticamente, partindo de uma pressão inicial de 2,0 atm e volume de 2,0 l, um gás dobra seu volume. Determine a pressão final do gás utilizando o coeficiente de Poisson y = 2,0. a) 1,0 atm Ver Resposta Resposta correta: c) 0,5 atm A equação de Poisson relaciona as grandezas de volume e pressão em uma transformação adiabática. Substituindo os dados do enunciado na equação, temos: Adquira mais conhecimento lendo também sobre a Transformação isobárica. Referências BibliográficasÇENGEL,Y. A.; BOLES, M. A. Termodinâmica. 7 ed. Porto Alegre : AMGH, 2013. HELOU; GUALTER; NEWTON. Tópicos de Física, vol. 2. São Paulo: Editora Saraiva, 2007. O que acontece quando um gás ideal sofre um processo adiabático?A transformação adiabática ocorre quando um gás sofre expansão ou compressão muito rapidamente, sem que haja tempo suficiente para transferências de calor. Os gases pressurizados dentro das latas de aerosóis são expelidos em velocidades tão altas que não há trocas de calor com o ambiente.
O que acontece na transformação adiabática?Chamamos de transformação adiabática a transformação gasosa na qual o gás não realiza troca de calor com o meio externo. No estudo da Termologia chamamos de transformações adiabáticas aquelas transformações gasosas onde não há troca de calor com o meio externo. Sendo assim, na transformação adiabática o calor é zero.
Quando um gás realiza trabalho sobre o meio externo?O gás realiza um trabalho:
Quando um gás recebe calor do meio externo, e isso faz com que ele se expanda, ou seja, aumente seu volume, dizemos que o gás realizou um trabalho.
Quando um gás sofre uma expansão adiabática Qual das seguintes afirmações é verdadeira?De acordo com o nosso livro temos a seguinte afirmação “ Em um processo adiabático, a energia é totalmente transferida em forma de calor. Um gás que sofre uma expansão adiabática diminui sua temperatura durante a expansão”.
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