Quais são as diferenças entre expansão isotérmica e expansão adiabática? – CorujaSabia
Termodinâmica é o estudo do calor e do trabalho. Calor e trabalho são maneiras de transferir energia de e para um sistema. A energia interna - a energia do movimento molecular - muda conforme o calor e o trabalho são adicionados ou retirados de um sistema. Variáveis ​​térmicas:
U - Energia Interna (realmente, movimento interno de moléculas)
Q - Calor (em calorias)
W - Trabalho (em Joules) Nota: 1000 cal = 4186 joules
Sistemas isotérmicos e adiabáticos são casos especiais da primeira lei.
ISOTÉRMICO - Nenhuma mudança de temperatura ocorre durante uma troca termodinâmica e, portanto, U = 0. A Primeira Lei se reduz a Q = W.
Nesse caso, trabalho e calor são equivalentes.
Para um bom exemplo de uma troca isotérmica, pense em alguém com enfisema soprando um balão muito, muito lentamente. A expansão é TÃO LENTA que nenhuma mudança de temperatura ocorre e a energia interna é estática. Quase como ver tinta secar.
ADIABATIC - Nenhuma mudança de calor ocorre durante uma troca termodinâmica e, portanto, Q = 0. A Primeira Lei reduz para U = -W.
Nesse caso, a energia interna depende inteiramente do trabalho. As equações para este caso podem ser complicadas. Aqui está o caminho para evitar ambiguidade (e respostas erradas nos testes) -
(1) U = - (+ W)
Nesta equação, o trabalho é positivo e está sendo realizado pelo sistema no entorno. Portanto, a energia interna é negativa
(2) U = - (-W)
Nesta equação, o trabalho é negativo e está sendo realizado no sistema pelos arredores. Portanto, a energia interna é positiva.
Para um bom exemplo de uma troca adiabática, pense em um balão acoplado a uma bomba de hélio e rapidamente explodido. Tão rapidamente que o calor é falsificado e não tem tempo para reagir. O calor é como "Whoa, cara, o que aconteceu?"
No entanto, um terceiro tipo de sistema termodinâmico é ISOVOLUMÉTRICO, onde NÃO ocorre alteração no volume durante uma troca termodinâmica e, portanto, W = 0
Como o trabalho é equivalente à alteração de Pressue x no volume (W = PdeltaV), nenhuma alteração no volume significa que nenhum trabalho é realizado. Quando W = 0, a Primeira Lei reduz para U = Q.
Nesse caso, a energia interna depende inteiramente do calor. Se calor é adicionado a um sistema, Q é positivo e a energia interna aumenta. Se o calor é removido do sistema, Q é negativo e a energia interna diminui. Exemplos típicos envolvem reações em recipientes rígidos, onde mudanças no volume não são possíveis.