Transformação adiabática

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Transformação adiabática é uma transformação termodinâmica em que não há troca de calor com o ambiente.[1] Embora o gás não estabeleça trocas de energia térmica com o sistema externo, durante o processo a pressão, o volume, a temperatura e a energia interna do gás variam, não permanecendo nenhuma dessas grandezas constante.[1]

Nesse processo, a energia interna é transformada em trabalho diretamente (). O trabalho é, então, realizado à custa da energia interna do sistema.

É o processo básico do ciclo Brayton, que explica o funcionamento da turbina a gás.

O aquecimento adiabático e os processos de arrefecimento ocorrem normalmente devido às alterações na pressão de um gás. Isto pode ser quantificado utilizando a lei dos gases ideais.

Adiabático tem origem no grego adiabatos, "impenetrável"; diz-se do sistema que está 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:

onde é a pressão do gás, o volume e a razão entre os calores específicos molar a pressão constante () e a volume constante ().

Para um gás ideal monoatômico, , e para um gás ideal diatômico com suas moléculas girando. Quando o gás passa de um estado inicial para um estado final , podemos escrever a equação acima na forma:

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

Como e são constantes, podemos escrever esta equação na forma

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

Trabalho[editar | editar código-fonte]

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

, com temos:

Onde:

  • é a variação de energia interna do sistema;
  • é o trabalho realizado pelo sistema.

Qualquer trabalho feito tem de ser feito através da variação de energia interna , 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:

, uma vez que para um gás ideal monoatômico.

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

, uma vez que para um gás ideal diatômico com suas moléculas girando.

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. a b Schulz, Daniel (2009). «Transformação Adiabática». IF-UFRGS. Consultado em 11 de novembro de 2018. 

Bibliografia[editar | editar código-fonte]

  • HALLIDAY, D., RESNICK,R., WALKER, J., Fundamentos de física. 8ª edição, vol. 2, editora LTC
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