O documento discute conceitos fundamentais da termodinâmica de gases, incluindo variáveis de estado, equações de estado, transformações gasosas, trabalho, calor e a primeira lei da termodinâmica. Exemplos ilustram o cálculo de pressão, volume, trabalho e variação de energia interna em processos envolvendo gases ideais.

1. FÍSICA TERMODINÂMICA

3. POR QUE É MELHOR COZINHAR O FEIJÃO NA PANELA DE PRESSÃO?

4. GÁS IDEAL Gás ideal é aquele que tem o mesmo volume do recipiente que o contém.

9. RESOLUÇÃO PV = n R T  RT =  m F = 0,2 . m 0 m escapou = 0,8m 0 = 80% m 0 Gabarito: E

10. EQUAÇÃO GERAL DOS GASES Quando um gás sofre uma transformação, mudando suas variáveis de estado sem que seja alterado o numero de mols (não sai nem entra gás no sistema, sistema isolado ), podemos reescrever a equação de Clapeyron da seguinte forma: pV = nRT pV = nR T

11. EXERCÍCIO (FUVEST-SP- ADAPTADO) A figura abaixo representa um cilindro com êmbolo móvel de massa m = 20 Kg e área S = 100 cm 2 que contém inicialmente 2,4 litros de um gás ideal à temperatura de 27ºC. Aquece-se o sistema até a temperatura estabilizar em 127ºC. A pressão atmosférica é igual a 10 5 N/m 2 . Qual o volume final do gás? ATM

12. RESOLUÇÃO p 1 = p 2 V 1 = 2,4 l T 1 = 27°C = 300 K V 2 = ? T 2 = 127°C = 400 K V 1 = V 2 2,4 = V 2 V 2 = 2,4 . 400 T 1 T 2 300 400 300 V 2 = 3,2 l

14. TRABALHO REALIZADO POR UM GÁS W = p(V F – V I ) W = p  V Gás Gás

16. EXEMPLO (FUVEST-SP- ADAPTADO) A figura abaixo representa um cilindro com êmbolo móvel de massa m = 20 Kg e área S = 100 cm 2 que contém inicialmente 2,4 litros de um gás ideal à temperatura de 27ºC. Aquece-se o sistema até a temperatura estabilizar em 127ºC. A pressão atmosférica é igual a 10 5 N/m 2 . Qual o trabalho mecânico realizado? ATM

17. RESOLUÇÃO V 1 = 2,4 l V 2 = 3,2 l  V = 0,8 l = 8 . 10 -4 m 3 p = 10 5 N/m 2 W = p  V W = 10 5 . 8.10 -4 W= 80 J

18. EXERCÍCIO (UNICAMP-SP) O volume de um mol de gás ideal varia linearmente em função da temperatura, conforme o gráfico abaixo. Calcule o trabalho realizado pelo gás ao passar do estado A para o estado B. Dados: Vo = 15  , To = 300 K e R (constante dos gases) = 8,3 J/mol K.

19. RESOLUÇÃO Vo = 15  = 15 . 10 -3 m 3 2Vo = 30  = 30 . 10 -3 m 3 To = 300 K 2To = 600 K Área do trapézio = (B+b).h/2 W = (15 .10 -3 + 30 . 10 -3 ).300/2 W= 45 . 10 -3 .150 W= 6,75 J

21. PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA Diferença da energia que entra e da que sai do sistema.  U = Q – W

28. RESOLUÇÃO a) W = –1 . 10 3 J (sobre o gás) Q = –1,5 . 10 3 J (cedido pelo gás)  U = Q – W = –1500 – (–1000) = –500 J  U = –500 J b) W = p .  V (p = constante) – 1000 = p . (A . hf – A . hi) – 1000 = p . A . (hf – hi) – 1000 = p . 10 –1 .

30. GABARITO: B