aula 4 - teoria cinetica dos gases
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Quando consideramos um gás contido em um recipiente podemos analisá-lo de uma maneira global usando a Termodinâmica, e calcular as suas propriedades macroscópicas tais como temperatura, pressão, volume e etc.
Por outro lado, se quisermos entender os porquês do comportamento macroscópico, devemos analisar os constituintes deste gás, como eles interagem entre si e como interagem com as paredes do volume que os contém.
TEORIA CINÉTICA DOS GASES
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TEORIA CINÉTICA DOS GASES
Os gases são constituídos de pequenas entidades, que podem ser átomos, moléculas ou ambos. Ele será um gás monoatômico quando composto apenas de átomos (ou seja: moléculas monoatômicas) ou um gás poliatômico, dependendo das suas características moleculares.
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O Número de Avogadro Mas quantas moléculas existem em uma amostra
macroscópica de uma dada substância? Vamos definir uma grandeza adequada para lidar com moléculas, é o mol. Um mol é o número de moléculas que existem em 12g de carbono-12. Experimentalmente se determina quantas moléculas existem em um mol, e esse é o chamado número de Avogadro NA ,
NA = 6,02x1023 moléculas Desse modo, já podemos relacionar número de moles n e
número de moléculas N, ou seja:
AN
Nn
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O Número de Avogadro Podemos encontrar o número de moles a
partir da massa da amostra Mam e ou da massa molar M (a massa de um mol) ou da massa molecular m (massa de uma molécula):
A
amam
Nm
M
M
Mn
.
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Gases Ideais
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Gases Ideais
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Gases Ideais
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Gases Ideais
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Trabalho realizados por um gás a temperatura constante
Num processo isotérmico a temperatura é constante
0U
Aplicando o primeiro princípio da termodinâmica
WQU WQ 0 QW
Isoterma
A energia que entra no gás por meio do trabalho sai do gás por meio do calor, de modo que a energia interna permanece fixa
nRTPV V
nRTP
f
i
f
i
f
i
f
i
V
V
V
V
V
V
V
V
VnRTdVV
nRTdVV
nRTPdVW ln
1
if VVnRT lnln
i
f
V
VnRTW lnou
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Q = 0
Todas as superfícies do pistão são isolantes perfeitos, de maneira que a transferência de energia pelo calor não existe
WWQU 0
Aplicando o primeiro princípio da termodinâmica
WU O trabalho realizado pelo gás é negativo, representando a transferência de energia para dentro do sistema, de maneira que a energia interna aumenta. E quando o gás se expande adiabaticamente, é negativoUA expansão livre é um processo adiabático único, em que nenhum trabalho é realizado sobre o gás. Como Q=0 e W=0 obtemos .
0U 0 if UU if UU Não há variação na temperatura durante uma expansão livre adiabática
Trabalho realizados por um gás num Processo adiabático
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Processo que ocorre a uma pressão constante
if VVPW
Trabalho realizados por um gás num Processo isobárico
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No processo isométrico, o volume é constante e é criado segurando-se o pistão de maneira que ele não se mova
W = 0
0 QWQU QU
Aplicando o primeiro princípio da termodinâmica
Toda a energia adicionada ao sistema por meio do calor, vai para o aumento da energia interna do sistema
Trabalho realizados por um gás num Processo isométrico
(ou isocórico)
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O sistema não isolado começa e termina no mesmo estado
0U
WQ
Aplicando o primeiro princípio da termodinâmica
WQU WQ 0
Os processos cíclicos são muito importantes na descrição das máquinas térmicas
A energia adicionada ao sistema na forma de calor, deve ser igual ao trabalho realizado sobre o sistema durante o ciclo
Trabalho realizados por um gás num Processo cíclico
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