O processo isocórico, também conhecido como processo isovolumétrico, é um tipo de transformação termodinâmica na qual o volume do sistema permanece constante. Neste processo, não há variação de volume, mas pode haver variação de pressão e temperatura. Neste contexto, as fórmulas e cálculos desempenham um papel fundamental para a compreensão e análise desse tipo de processo. Neste artigo, exploraremos as fórmulas e cálculos envolvidos no processo isocórico, além de apresentar exemplos diários que ilustram sua aplicação prática em situações do cotidiano.
O trabalho realizado em um processo Isocórico: entenda sua importância e funcionamento de forma sucinta.
O processo isocórico, também conhecido como processo isovolumétrico, é um tipo de processo termodinâmico no qual o volume do sistema permanece constante. Nesse processo, não há troca de calor com o ambiente, ou seja, a variação da energia interna do sistema é igual ao trabalho realizado.
Em um processo isocórico, a pressão e a temperatura do sistema podem variar, mas o volume permanece inalterado. Isso significa que o trabalho realizado durante esse processo é igual a zero, já que o trabalho é dado por (W = PDelta V), e como o volume não varia, o trabalho realizado também é nulo.
Apesar de o trabalho ser igual a zero em um processo isocórico, ele é de extrema importância na termodinâmica. Isso porque o conhecimento do comportamento de um sistema em condições isocóricas permite compreender melhor as propriedades termodinâmicas dos materiais, bem como otimizar processos industriais e desenvolver novas tecnologias.
Em resumo, o processo isocórico é fundamental para o estudo e a aplicação da termodinâmica, pois permite analisar o comportamento dos sistemas em condições específicas e entender como a energia interna do sistema é afetada sob tais circunstâncias.
Entendendo os processos Isocóricos: o que são e como funcionam em detalhes.
Os processos isocóricos são um tipo de processo termodinâmico em que o volume do sistema permanece constante. Isso significa que a pressão e a temperatura do sistema podem variar, mas o volume permanece inalterado. Esse tipo de processo é também conhecido como processo isovolumétrico.
Para entender como funcionam os processos isocóricos, é importante conhecer algumas fórmulas e cálculos básicos. A primeira lei da termodinâmica para processos isocóricos pode ser expressa da seguinte forma:
Q = ΔU + W
onde Q representa o calor fornecido ao sistema, ΔU é a variação da energia interna do sistema e W é o trabalho realizado pelo sistema. Como o volume é constante, o trabalho realizado durante um processo isocórico é igual a zero, pois não há mudança no volume.
Um exemplo comum de processo isocórico é o aquecimento de um recipiente fechado. Quando o recipiente é aquecido, a pressão e a temperatura aumentam, mas o volume permanece o mesmo. Isso ocorre, por exemplo, em um balão de ar quente.
Outro exemplo diário de processo isocórico é a explosão de um motor a explosão. Durante a combustão, o volume do cilindro permanece constante, mas a pressão e a temperatura aumentam, gerando a energia necessária para movimentar o veículo.
Em resumo, os processos isocóricos são fundamentais para compreender o comportamento de sistemas termodinâmicos com volume constante. Ao conhecer as fórmulas e cálculos envolvidos nesse tipo de processo, é possível analisar e prever o comportamento de diferentes sistemas no dia a dia.
Entenda o processo Isométrico e suas características fundamentais na engenharia e arquitetura.
O processo isométrico é um tipo de representação gráfica utilizado na engenharia e arquitetura para mostrar objetos tridimensionais de forma bidimensional. Ele é amplamente utilizado por profissionais dessas áreas para comunicar ideias e projetos de forma mais clara e precisa.
Uma das características fundamentais do processo isométrico é a representação dos objetos em três dimensões, sem a distorção causada pela perspectiva. Isso significa que todas as linhas paralelas no objeto permanecem paralelas na representação isométrica, o que facilita a compreensão da forma e das proporções do objeto.
Além disso, no processo isométrico, todas as três dimensões do objeto são representadas em escala igual, o que significa que não há distorção na relação entre as dimensões. Isso torna a representação isométrica muito útil para a visualização e o planejamento de projetos complexos.
Na engenharia e na arquitetura, o processo isométrico é utilizado para desenhar plantas, mapas, esquemas e projetos de construção. Ele permite aos profissionais visualizar o projeto de forma mais realista e identificar possíveis problemas ou ajustes necessários.
Em resumo, o processo isométrico é uma ferramenta essencial para profissionais da engenharia e arquitetura, pois permite representar objetos tridimensionais de forma clara e precisa, facilitando a comunicação e o planejamento de projetos.
Como realizar cálculos de trabalho e calor em processos termodinâmicos de forma eficaz.
Para realizar cálculos de trabalho e calor em processos termodinâmicos, é importante entender as características de cada tipo de processo. Um exemplo comum é o processo isocórico, no qual o volume do sistema permanece constante. Neste caso, o trabalho realizado é igual a zero, uma vez que não há variação de volume.
No entanto, a quantidade de calor trocada durante um processo isocórico pode ser calculada utilizando a fórmula Q = nCvΔT, onde Q representa o calor trocado, n é a quantidade de substância envolvida, Cv é a capacidade térmica a volume constante e ΔT é a variação de temperatura. Esta fórmula permite determinar a quantidade de calor envolvida em um processo isocórico, sem a necessidade de calcular o trabalho realizado.
Para exemplificar, imagine um recipiente fechado contendo um gás sofrendo um processo isocórico. Se a temperatura do gás aumentar em 100°C e a capacidade térmica a volume constante for de 20 J/mol°C, podemos calcular o calor trocado utilizando a fórmula Q = nCvΔT. Supondo que a quantidade de substância seja de 2 mol, temos Q = 2 x 20 x 100 = 4000 J. Portanto, a quantidade de calor trocada neste processo é de 4000 joules.
Em resumo, para realizar cálculos de trabalho e calor em processos termodinâmicos de forma eficaz, é fundamental compreender as fórmulas e conceitos relacionados a cada tipo de processo, como no caso do processo isocórico. Com a aplicação correta das fórmulas e a compreensão dos princípios envolvidos, é possível obter resultados precisos e úteis para a análise de sistemas termodinâmicos.
Processo isocórico: fórmulas e cálculos, exemplos diários
Um processo isocórico é qualquer processo termodinâmico no qual o volume permanece constante. Esses processos também são chamados de isométricos ou isovolumétricos. Em geral, um processo termodinâmico pode ocorrer a pressão constante e é chamado de isobárico.
Quando ocorre a uma temperatura constante, nesse caso é considerado um processo isotérmico. Se não houver troca de calor entre o sistema e o meio ambiente, então se fala em adiabático. Por outro lado, quando há um volume constante, o processo gerado é chamado isocórico.
No caso do processo isocórico, pode-se afirmar que nesses processos o trabalho pressão-volume é zero, pois isso resulta da multiplicação da pressão pelo aumento do volume.
Além disso, em um diagrama termodinâmico de pressão-volume, os processos isocóricos são representados na forma de uma linha vertical reta.
Fórmulas e cálculo
O primeiro princípio da termodinâmica
Em termodinâmica, o trabalho é calculado a partir da seguinte expressão:
W = P ∆ ∆ V
Nesta expressão, W é o trabalho medido em Joules, P a pressão medida em Newton por metro quadrado e ∆ V é a variação ou aumento do volume medido em metros cúbicos.
Da mesma forma, o conhecido como o primeiro princípio da termodinâmica afirma que:
∆ U = Q – W
Na referida fórmula W, é o trabalho realizado pelo sistema ou no sistema, Q é o calor recebido ou emitido pelo sistema e U é a variação da energia interna do sistema. Nesta ocasião, as três magnitudes são medidas em Joules.
Como em um processo isocórico o trabalho é nulo, acontece que:
∆ U = Q V (desde, ∆ V = 0 e, portanto, W = 0)
Ou seja, a variação interna de energia do sistema se deve unicamente à troca de calor entre o sistema e o meio ambiente. Nesse caso, o calor transferido é chamado de volume constante de calor.
A capacidade de calor de um corpo ou sistema resulta da divisão da quantidade de energia na forma de calor transferida para um corpo ou sistema em um determinado processo e a mudança de temperatura experimentada por ele.
Quando o processo é realizado a um volume constante, refere-se a uma capacidade de calor a um volume constante e é denotado por C v (capacidade de calor molar).
Será cumprido nesse caso:
Q v = n ∙ C v ∙ ∆T
Nesta situação, n é o número de moles, C v é a capacidade de calor molar acima mencionada em volume constante e ∆T é o aumento de temperatura experimentado pelo corpo ou sistema.
Exemplos cotidianos
É fácil imaginar um processo isocórico, basta pensar em um processo que ocorre em volume constante; isto é, no qual o contêiner que contém o material ou sistema de materiais não altera o volume.
Um exemplo pode ser o caso de um gás (ideal) fechado em um recipiente fechado cujo volume não pode ser alterado por qualquer meio ao qual o calor é fornecido. Suponha o caso de um gás dentro de uma garrafa.
Ao transferir calor para o gás, como explicado acima, acabará resultando em um aumento ou aumento em sua energia interna.
O processo inverso seria o de um gás fechado em um recipiente cujo volume não pode ser modificado. Se o gás esfriar e aquecer o ambiente, a pressão do gás será reduzida e o valor interno da energia do gás diminuirá.
O ciclo Otto ideal
O ciclo Otto é um caso ideal do ciclo usado pelas máquinas a gasolina. No entanto, seu uso inicial foi em máquinas que usavam gás natural ou outros combustíveis em estado gasoso.
De qualquer forma, o ciclo ideal de Otto é um exemplo interessante de processo isocórico. Ocorre quando a combustão da mistura de gasolina e ar ocorre instantaneamente em um carro de combustão interna.
Nesse caso, ocorre um aumento na temperatura e pressão do gás no interior do cilindro, o volume permanece constante.
Exemplos práticos
Primeiro exemplo
Dado um gás (ideal) fechado em um cilindro com um pistão, indique se os seguintes casos são exemplos de processos isocóricos.
– Um trabalho de 500 J é realizado no gás.
Nesse caso, não seria um processo isocórico, pois para realizar um trabalho com gás é necessário compactá-lo e, portanto, alterar seu volume.
– O gás se expande movendo o pistão horizontalmente.
Novamente, não seria um processo isocórico, uma vez que a expansão de gás implica uma variação em seu volume.
– O pistão do cilindro é fixo para que não possa se mover e o gás esfrie.
Desta vez, seria um processo isocórico, uma vez que não haveria variação no volume.
Segundo exemplo
Determinar a variação de energia interna que um gás contido em um vaso com um volume de 10 L sob pressão de 1 atm experimentará, se sua temperatura subir de 34 ºC para 60 ºC em um processo isocórico, conhecido por seu calor molar específico C v = 2,5 · R (onde R = 8,31 J / mol · K).
Por ser um processo de volume constante, a variação interna de energia ocorrerá apenas como resultado do calor fornecido ao gás. Isso é determinado com a seguinte fórmula:
Q v = n ∙ C v ∙ ∆T
Para calcular o calor fornecido, é necessário primeiro calcular as moles de gás contidas no recipiente. Para isso, é necessário recorrer à equação ideal dos gases:
P ∙ V = n ∙ R ∙ T
Nesta equação n é o número de moles, R é uma constante cujo valor é 8,31 J / mol · K, T é a temperatura, P é a pressão à qual o gás medido nas atmosferas é submetido e T é a temperatura medido em Kelvin.
Está limpo e você obtém:
n = R ∙ T / (P ∙ V) = 0,39 moles
De modo que:
∆ U = Q V = n ∙ C v ∆T = 0,39 ∙ 2,5 ∙ 8,31 ∙ 26 = 210,65 J
Referências
- Resnik, Halliday e Krane (2002).Volume de Física 1 . Cecsa
- Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, org.O mundo da química física .
- Capacidade de calor (nd) Na Wikipedia Recuperado em 28 de março de 2018, em en.wikipedia.org.
- Calor latente (nd) Na Wikipedia Recuperado em 28 de março de 2018, em en.wikipedia.org.
- Processo Isocórico (nd) Na Wikipedia Recuperado em 28 de março de 2018, em en.wikipedia.org.