Transformação adiabática

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Transformação adiabática é uma transformação termodinâmica pela qual não há troca de calor com o ambiente, apesar de haver variação térmica. A energia interna se transforma em trabalho diretamente ( \Delta U =Q - W, com Q=0, logo temos:  \Delta U = - W). O trabalho é, então, realizado às custas da energia interna do sistema.

É o processo básico do Ciclo Brayton, que explica o funcionamento da turbina a gás. O aquecimento adiabático e processos de arrefecimento ocorrem normalmente devido às alterações na pressão de um gás. Isto pode ser quantificado utilizando a lei dos gases ideais.

Adiabático, vem do grego adiabatos, impenetráve, diz-se do sistema que esteja isolado de quaisquer trocas de calor ou de matéria com o meio externo.

Formalismo[editar | editar código-fonte]

A equação matemática que descreve um processo adiabático de um gás é dada por:

 P V^{\gamma} = \operatorname{constante} \qquad

onde P é a pressão do gás, V o volume e  \gamma = {C_{P} \over C_{V}} a razão entre os calores específicos molares à pressão constante (C_P) e à volume constante (C_V).

Para um gás ideal monoatômico,  \gamma = 5/3 , e  \gamma = 7/5 para um gás ideal diatômico com suas moléculas girando (ver Calor específico). Quando o gás passa de um estado inicial i para um estado final f, podemos escrever a equação acima na forma

 P_i V_i^{\gamma} = P_f V_f^{\gamma}

Para escrever a equação de um processo adiabático em termos de T e V usamos a pressão P em relação a equação dos gases ideais, obtendo

 (nRT/V) V^{\gamma}= constante.

Como n e R são constantes, podemos escrever esta equação na forma

 T V^{\gamma - 1} = \operatorname{constante} \qquad

Quando o gás passa de um estado inicial i para um estado final f, também podemos escrever a equação acima na forma

 T_i V_i^{\gamma} = T_f V_f^{\gamma}

Trabalho[editar | editar código-fonte]

A definição de uma transformação adiabática é que não há transferência de calor,  Q=0 . De acordo com a primeira lei da termodinâmica:

 \Delta U= Q - W , com  Q = 0 temos:

 \Delta U= - W

Onde:

  •  \Delta U é a variação de energia interna do sistema;
  •  W é o trabalho realizado pelo sistema.

Qualquer trabalho W feito tem de ser feito através da variação de energia interna  \Delta U, uma vez que o gás não recebe e nem cede calor do/para o meio externo.

Para um gás ideal monoatômico temos o trabalho definido como:

 W = -\frac{3}{2} nR \Delta T  , uma vez que  \Delta U = \frac{3}{2} nR \Delta T para um gás ideal monoatômico.

Para um gás ideal diatômico que tenha suas moléculas girando temos:

 W = -\frac{5}{2} nR \Delta T , uma vez que  \Delta U= \frac{5}{2} nR \Delta T para um gás ideal diatômico com suas moléculas girando.

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências[editar | editar código-fonte]