continuação transformações gasosas 20202

As transformações gasosas são aquelas em que se considera uma determinada massa fixa de um gás ideal em um sistema fechado para observar como as variáveis de estado dos gases (pressão, volume e temperatura) inter-relacionam-se. Esse processo é feito por manter constante uma dessas variáveis, enquanto se observa como ocorre a variação das outras duas.

Existem três tipos de transformações gasosas, que ocorrem quando (1) a temperatura permanece constante, (2) quando a pressão permanece constante e (3) quando o volume permanece constante. Vejamos o nome dado para cada uma dessas transformações e quais são as leis que as relacionam:

(1) Transformação isotérmica: Essa palavra vem do grego iso, que significa “igual”, e thermo, que significa “calor”, ou seja, essa é uma transformação gasosa que ocorre com a temperatura constante, enquanto as outras variáveis (pressão e volume) variam.

Os cientistas que estudaram a transformação isotérmica foram Robert Boyle e Edme Mariotte, por isso as observações desses estudiosos foram enunciadas em uma lei chamada de lei de Boyle-Mariotte, que diz o seguinte:

“Com a temperatura sendo mantida constante, a massa de determinado gás ocupa um volume inversamente proporcional à sua pressão.”

Isso quer dizer que, se aumentarmos a pressão sobre o gás, o seu volume diminuirá e vice-versa, como a figura a seguir mostra:

 

 Veja um exemplo a seguir de transformação isotérmica. Observe que o produto entre a pressão e o volume em todos os casos sempre origina o mesmo resultado:

 Passando os dados das transformações isotérmicas para um gráfico que relaciona a pressão e o volume, obtemos uma curva, que é chamada de isoterma:

(2) Transformação isobárica: Essa palavra vem do grego iso, que significa “igual”, e baros, que é “pressão”, ou seja, essa é uma transformação gasosa que ocorre com a pressão constante, enquanto as outras variáveis (temperatura e volume) variam.

Os cientistas que estudaram a transformação isobárica foram Joseph Louis Gay-Lussac e Jacques Alexandre César Charles. Por isso, as observações deles foram enunciadas em uma lei chamada de primeira lei de Charles e Gay-Lussac, que diz o seguinte:

“Com a pressão sendo mantida constante, a massa de determinado gás ocupa um volume diretamente proporcional à sua temperatura termodinâmica.”

Isso quer dizer que, se aumentarmos a temperatura do sistema, o volume ocupado pelo gás também aumentará, ou seja, ele expandir-se-á. Por outro lado, com a diminuição da temperatura, o gás contrair-se-á. Veja isso na ilustração a seguir:

 É importante salientar que as relações expressas em todas as transformações gasosas mencionadas aqui são verdadeiras somente quando se considera a temperatura termodinâmica, ou seja, a temperatura na escala kelvin.

(3) Transformação isocórica ou isovolumétrica: Conforme já dito, iso significa “igual”, e coros é “volume”, ou seja, a palavra “isocórica” refere-se a uma transformação gasosa que ocorre com o volume constante, enquanto as outras variáveis (temperatura e pressão) variam.

A segunda lei de Charles e Gay-Lussac diz o seguinte:

“Com o volume sendo mantido constante, a pressão exercida pela massa de determinado gás é diretamente proporcional à sua temperatura termodinâmica.”

Isso quer dizer que, se aumentarmos a temperatura do sistema, a pressão exercida pelo gás também aumentará e vice-versa. Observe:

Em uma transformação é possível calcular o  trabalho realizado pelo gás pelo gráfico P x V

  

  O trabalho realizado por um gás também pode ser calculado a partir de um gráfico da pressão em função do volume:

 

A área compreendida entre a reta que representa a variação das duas grandezas e o eixo dos volumes é igual ao trabalho realizado pelo gás:

A = τ

 Essa propriedade do gráfico PxV pode ser estendida para qualquer tipo de transformação gasosa, não apenas a isobárica.

O fato de um gás conseguir realizar trabalho é aproveitado para a geração de energia elétrica nas usinas termelétricas. O vapor a alta pressão gerado durante o aquecimento da água faz com que as pás das turbinas do gerador movam-se, produzindo energia elétrica.