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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.

FormalismoEditar

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

 

TrabalhoEditar

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 tambémEditar

Referências

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

BibliografiaEditar

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