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Transformações Cíclicas

Física

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Ciclo ou transformação cíclica de uma massa gasosa é uma sequência de transformações gasosas em que, ao final de cada transformação, o gás retorna ao seu estado inicial de Pressão, Temperatura e Volume. Portanto, o estado final coincide com o estado inicial.

Observe o gráfico a seguir:



Expansão isobárica AB e
Transformação isocórica BC


Sendo um gás qualquer, sofrendo uma transformação A – C, onde o gás realiza uma expansão isobárica AB, seguida de uma diminuição isocórica BC.
O trabalho realizado na transformação A – C é dado pelo cálculo da área da figura formada abaixo do gráfico, sendo ele maior do que zero (W1 > 0).

Considere agora que o gás volte ao seu estado inicial, realizando a transformação C – A, onde realiza uma compressão isobárica CD, seguida de um aumento isocórico DA, como mostra o gráfico abaixo:



Compressão isobárica CD
Transformação isocórica DA


Podemos observar que, como o gás sofre uma compressão isobárica, ou seja, houve uma diminuição do volume à pressão constante, o trabalho realizado é menor do que zero (W2 < 0).

Ao final do processo, o gás completa um ciclo ABCDA, onde o trabalho total realizado é a soma algébrica dos trabalhos realizados nas diferentes etapas do ciclo.

W = W1 + W2

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Ciclo ABCDA, a área sombreada
é numericamente igual ao trabalho
realizado.


O trabalho total (W) é positivo, pois |W1| > |W2|, sendo calculado numericamente pela área da figura formada pelo ciclo.

A quantidade de calor total trocada em todo o ciclo também é dada pela soma algébrica das quantidades de calor trocadas em cada etapa do ciclo, ou seja:

Q = QAB + QBC + QCD + QDA

Na transformação cíclica o estado final é igual ao estado inicial, implica que a variação da energia interna é nula (∆U = 0).

Sabendo que:

∆U = Q – W, temos que:

W = Q

Portanto, no ciclo existe uma equivalência entre o calor trocado Q e o trabalho realizado W.

Sinal do Trabalho

Se a transformação for realizada no sentido horário (ver gráfico abaixo), há uma conversão de calor em trabalho, ou seja, o trabalho é maior do que zero (W > 0).


Se a transformação for realizada no sentido anti-horário (ver gráfico abaixo) existe uma conversão de trabalho em calor, ou seja, o trabalho é menor do que zero (W < 0).

Por Kléber Cavalcante
Graduado em Física
Equipe Brasil Escola

Termologia - Física - Brasil Escola

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

CAVALCANTE, Kleber G. "Transformações Cíclicas"; Brasil Escola. Disponível em <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/transformacoes-ciclicas.htm>. Acesso em 20 de maio de 2019.

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