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23.6 – A energia interna de um gás ideal

23.6 – A energia interna de um gás ideal. Gás ideal monoatômico ( exemplos : He, Ne, Ar ,…). Energia interna = apenas energia cinética de translação. Energia interna de um gás ideal monoatômico ( depende apenas da temperatura ).

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23.6 – A energia interna de um gás ideal

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Presentation Transcript

  1. 23.6 – A energiainterna de um gás ideal Gás ideal monoatômico(exemplos: He, Ne, Ar,…) Energiainterna = apenasenergiacinética de translação Energiainterna de um gás ideal monoatômico (dependeapenasdatemperatura) Gases diatômicos e poliatômicos: moléculaspodemarmazenarenergia de outrasformas (vibrações e rotações) Pormolécula: Energiainterna de um gás de N moléculas:

  2. TeoremadaEquipartiçãodaEnergia(Maxwell): Umamolécula tem f graus de liberdade(modosindependentes de armazenarenergia). Cadagrau de liberdadecontribui com kT/2pormolécula (ouRT/2por mol) para a energiainterna Gás de moléculasmonoatômicas 3 graus de liberdade de translação (x,y,z): f=3 Gás de moléculasdiatômicas 3 graus de liberdade de translação (x,y,z) 2 graus de liberdade de rotação (emtorno de x e y): f=5

  3. Gás de moléculaspoliatômicas 3 graus de liberdade de translação (x,y,z) 3graus de liberdade de rotação (emtorno de x, y e z): f=6 Variações de energiainterna de um gás ideal:

  4. 23.7 – Capacidadestérmicas de um gás ideal Capacidadetérmica molar a volume constante: V = constante f Q T+ΔT T i Capacidadetérmica molar a volume constante Pela 1a. Lei: Volume constante:

  5. Comparação com experimento: A temperaturasbaixas, apenas as translaçõesparecem “ativas” A temperaturasintermediárias, as translações e rotaçõesestãoativas Nossa predição teórica Gásmonoatômico: Gásdiatômico: Gáspoliatômico: A temperaturasmuitoaltasosgraus de liberdade de vibraçãosãoativados Motivo: Físicaquântica. É precisoenergiafinitaparaativarrotações e vibrações (níveisquantizados)

  6. Capacidadetérmica molar a pressãoconstante: i f T+ΔT Q T V V+ΔV (dependeapenasdadiferença de temperaturas) Capacidadetérmica molar a pressãoconstante Pela 1a. Lei:

  7. (pressãoconstante) Gás ideal: Gásmonoatômico: Gásdiatômico: Gáspoliatômico:

  8. 23.8 – Aplicaçõesda 1a. Lei daTermodinâmica Processosadiabáticos: recipiente com paredes adiabáticas 1a. Lei (processo infinitesimal): Processoadiabático:

  9. Gás ideal: Lembrandoque: Definimos: Integrando: (processoadiabático)

  10. Gásdiatômico: Gáspoliatômico: Processosisotérmicos: Gásmonoatômico: Pela 1a. Lei: Como a energiainternadependeapenasdatemperatura, quenãovaria: Calornãocausaaumentodatemperatura, massimrealização de trabalho!

  11. (paredesadiabáticas) (expansãolivre) O estado final do sistemaencontra-se aolongodamesmaisoterma, maspornão ser um processoreversível, nãopode ser traçado no diagama p-V. Aocontrário do processoisotérmico, nãohátransferência de calorourealização de trabalho! Então: Expansãolivre: Como a energiainternadependeapenasdatemperatura: Expansão livre Processo isotérmico

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