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Primeira lei para processos isovolumétricos

Física

Em um processo isovolumétrico, a pressão é mantida constante e o volume ocupado pelo gás varia proporcionalmente à sua temperatura absoluta.
Diagrama PV para um processo isovolumétrico para um gás que teve sua temperatura variada
Diagrama PV para um processo isovolumétrico para um gás que teve sua temperatura variada
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Em processos isovolumétricos, o volume permanece constante e não há, portanto, realização de trabalho. O calor trocado com o meio é igual à variação da energia interna do sistema (veja o gráfico acima).

De acordo com a Primeira lei da Termodinâmica, em qualquer processo termodinâmico a quantidade de calor Q recebida por um sistema é igual ao trabalho realizado por ele mais a variação da sua energia interna. Sendo assim, a equação que representa a primeira lei segue abaixo:

Q=τ+∆U

Como enunciado no primeiro parágrafo, onde se diz que não há realização de trabalho, temos que τ=0. Assim, o calor trocado com o meio é igual ao aumento da energia interna do sistema. Dessa forma, temos:

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Q=∆U

Quando for fornecido calor para o sistema, ou seja, quando Q for positivo, a energia interna aumentará; e quando o sistema perder calor, ou seja, quando Q for negativo, a energia interna diminuirá. Os processos com volume constante ocorrem quando o recipiente que contém o material é rígido (por exemplo, um botijão de gás).

Ao receber calor, o sistema tende a expandir-se, mas é impedido pelas paredes do recipiente, portanto a pressão e a temperatura do sistema aumentam.


Por Domiciano Marques
Graduado em Física

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

SILVA, Domiciano Correa Marques da. "Primeira lei para processos isovolumétricos"; Brasil Escola. Disponível em <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/primeira-lei-para-processos-isovolumetricos.htm>. Acesso em 22 de maio de 2019.

Lista de Exercícios
Questão 1

Analise as alternativas abaixo e assinale a alternativa correta relativa aos processos termodinâmicos isovolumétricos.

a) Quando os gases recebem calor durante as transformações isovolumétricas, o sinal do trabalho termodinâmico produzido pelo gás é negativo.

b) Quando os gases recebem calor durante as transformações isovolumétricas, o sinal do trabalho termodinâmico produzido pelo gás é positivo.

c) Nos processos isovolumétricos, a pressão do gás permanece constante, enquanto a temperatura e o volume variam, de forma que nenhum trabalho é realizado por ou sobre o gás.

d) Nos processos isovolumétricos, o volume do gás altera-se, enquanto a temperatura e a pressão variam, de forma que nenhum trabalho é realizado por ou sobre o gás.

e) Nos processos isovolumétricos, o volume do gás permanece constante, enquanto a temperatura e a pressão variam, de forma que nenhum trabalho é realizado por ou sobre o gás.

Questão 2

Certo gás diatômico e ideal recebe 12 J de calor de uma fonte externa durante uma transformação isocórica. Considerando que o gás não cede qualquer quantidade de energia em forma de calor para suas vizinhanças, a variação da energia interna do gás, durante essa transformação, é de:

a) +6,0 J

b) -12,0 J

c) +12,0 J

d) +24,0 J

e) -24,0 J

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