Transformações cíclicas de um gás: Isocórica; Isobárica; Isotérmica

Veja as Condições de Temperatura e Pressão e a interferência destas nas transformações cíclicas de um gás. O estado final coincide com o estado inicial, a energia interna final é igual à energia interna inicial e, consequentemente, a variação da energia interna durante a realização de um ciclo completo é sempre nula.

Você se lembra das transformações gasosas em que o estado final de um gás coincide com o seu estado inicial? São as transformações cíclicas dos gases!

Que tal relembrar com o Blog do Enem e mandar bem nas provas de Química do Enem e dos vestibulares de todo Brasil?  Não deixe de estudar! Vem com a gente! Veja o que são transformações cíclicas de um gás:Transformações Cíclicas de um gásAs transformações cíclicas de um gás correspondem a sequências de transformações gasosas em que ao final de cada transformação, o gás retorna ao seu estado inicial de pressão, volume e temperatura.

Para você começar bem esta revisão, o primeiro passo é fazer um resumo básico sobre as Propriedades dos Gases, e ver como eles se comportam nas CNTPs – as Condições Normais de Temperatura e Pressão, e o que acontece quando estas variáveis se alteram.

As propriedades dos gases

Confira com o professor Felipe Sobis, do canal do Curso Enem Gratuito.

As dicas sobre as Propriedades dos gases:

  1. Os gases apresentam forma e volume variável, adquirindo a forma do recipiente que o contém.
  2. As partículas que compõem os gases se encontram muito afastadas uma das outras e em constante movimento, podendo ser comprimidas e se expandir.
  3. Podemos observar essas duas características dos gases, quando aumentamos a temperatura e/ou diminuímos a sua pressão, nesse momento o gás irá se expandir.
  4. Ao contrário, se diminuímos a temperatura e/ou aumentamos a sua pressão, ele será comprimido dentro do recipiente.
  5. As moléculas gasosas apresentam a propriedade de se espalharem em um certo ambiente. Ou seja, misturam-se com outros gases, em um processo denominado de difusão.
  6. Nesta aula acima, o professor Sobis te explica as variáveis de estado de um gás. Bora lá!

 

As Transformações Cíclicas de um gás

  • Um gás pode sofrer três transformações distintas:
  • isobárica
  • isovolumétrica
  • isotérmica

Ao longo dos séculos, os cientistas estudaram as transformações provocadas por variações de pressão, volume e temperatura em uma massa fixa de gás. Essas transformações podem ocorrer com temperatura constante (isotérmica), pressão constante (isobárica) e volume constante (isocórica ou isovolumétrica). Vamos relembrar cada uma delas?

Durante estas transformações, a energia interna do gás varia, pois a temperatura do gás está continuamente variando. Entretanto, como o estado final coincide com o estado inicial, a energia interna final é igual à energia interna inicial e, consequentemente, a variação da energia interna durante a realização de um ciclo completo é sempre nula.

Portanto, durante qualquer ciclo: ΔU = 0

As dicas para gabaritar sobre os gases

Veja com o professor Sobis os macetes que te ajudam na hora da prova.

Lembre-se!

– A energia interna de um gás depende da sua temperatura. Se as temperaturas inicial e final são iguais, a mesma coisa acontece com a energia interna.  Entendeu? Veja o gráfico abaixo:

O gás representado no gráfico acima está sofrendo uma transformação A – C. Essa transformação acontece com uma expansão isocórica de AB, ou seja, com pressão constante, seguida de uma diminuição isocórica (volume constante) de 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).

Agora vamos considerar que o gás volte ao seu estado inicial, realizando a transformação C – A, onde realiza uma compressão isobárica CD (pressão constante), seguida de um aumento isocórico DA (volume constante), como mostra o gráfico abaixo:Como o gás sofre uma compressão isobárica, o trabalho realizado é menor do que zero (W2 < 0).

Agora, observando as duas transformações mostradas acima,  podemos observar que 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 + W2transformações dos gases

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

Aula extra: Pressão e mudança de fase

Confira agora no conteúdo relacionado um asuper aula com o professor marcelo, sobre Pressão e Mudança de Fase:

Dica 1 – Reveja também outro assunto muito importante para você entender as transformações cíclicas que é a transformação dos gases. Acesse o nosso blog do Enem e veja um super-resumo preparado pela professora Munique Dias. Vai ficar de fora dessa?

 

Exercícios sobre os Gases

E agora? Que tal testar seu conhecimento? Você consegue resolver este exercício?

(UFRRJ-RJ) Um gás ideal sofre as transformações AB, BC, CD e DA, de acordo com o gráfico a seguir.

Através da análise do gráfico, assinale adiante a alternativa correta.

  1. a) Na transformação CD, o trabalho é negativo.
  2. b) A transformação AB é isotérmica.
  3. c) Na transformação BC, o trabalho é negativo.
  4. d) A transformação DA é isotérmica.
  5. e) Ao completar o ciclo, a energia interna aumenta.

 

Resposta: A

Munique Química e Matemática
Os textos e exemplos de apresentação desta aula foram preparados pela professora Munique Dias para o Blog do Enem. Munique é formada em química pela UFSC, tem mestrado e atualmente cursa o doutorado em Engenharia. Química, também pela UFSC. Facebook: https://www.facebook.com/MuniqueDias .