Usuário(a):Rpez/Transformação adiabática

Transformação adiabática é uma transformação termodinâmica na qual não há trocas 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: $\Delta U=-W$) . Com a perda de energia interna, há diminuição da temperatura e realização de trabalho (aumento de volume). Com o ganho de energia interna, há aumento de temperatura e sofrimento de trabalho (diminuição de volume). 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

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

$PV^{\gamma }=\operatorname {constante} \qquad$

onde $P$ é a pressão do gás, $V$ o Volume e

$\gamma ={C_{P} \over C_{V}}$

o coeficiente adiabático, sendo $C_{P}$ o calor especifico e pressão constante e $C_{V}$ o calor específico e volume constante. Para um gás ideal monoatômico $\gamma =5/3$ e $\gamma =7/5$ para um gás ideal diatômico.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

$TV^{\gamma -1}=\operatorname {constante} \qquad$

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

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:

• $U$ é a energia interna do sistema;
• $W$ é o trabalho realizado pelo sistema.

Qualquer trabalho $W$ feito tem de ser feito através da energia interna $U$, 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:

$W=-3/2nRT$ onde:

• $U=3/2nRT$

Para um gás ideal diatômico temos:

$W=-5/2nRT$ onde:

• $U=5/2nRT$

Ver também

• Transformação isocórica
• Transformação isobárica
• Transformação isotérmica

Referências

• HALLIDAY, D., RESNICK,R., WALKER, J., Fundamentos de física. 8ª edição, vol. 2, editora LTC
• http://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_adiabatico