Termodinâmica (parte 1) - Primeira lei da Termodinâmica

Olá querido estudante esse é o nosso primeiro vídeo a respeito de termodinâmica haverá mais a parte 1 é agora nós vamos desde a introdução até a primeira lei da termodinâmica tem interesse nesse assunto deixa já o seu joinha quer mais vídeos como esse se inscreve no canal e ative as notificações para saber quando tem vídeo novo se você quiser aprender física comigo no curso feito especialmente para você acesse meu site física com douglas.com agora vem comigo uma porção de gás tem uma série de características entre elas a quantidade de partículas em mols a pressão exercida

sobre o gás ou pelo gás tanto faz porque o princípio da ação e reação me garante que vão ter iguais valores essas pressões a temperatura absoluta do gás e o volume do recipiente que contém esses n mols de gás a gente sabe a equação de Clapton que diz que PV é igual a n RT Ou seja a pressão do gás vezes o volume do recipiente dividido pela quantidade de matéria e pela temperatura vai dar sempre o mesmo valor nesse caso 8,3 Pascal vezes metro cúbico dividido por mal e por Kelvin Essa é a constante universal

dos gases perfeitos uma outra propriedade dos gases que nós precisamos conhecer é a quantidade de energia interna Douglas e como isso deve acontecer Vamos estudar primeiramente os gases monoatômicos aquele gás que é constituído por apenas um átomo eles são os gases nobres velho neônio argônio criptônio xenônio e radônio o que que acontece com esses gases bem se lembra que a temperatura é uma medida da agitação das partículas certo mas ela está relacionada a agitação média por partícula de uma partícula isso quer dizer que se eu tiver dois gases com a mesma temperatura se eu pegar

uma partícula de um gás e uma partícula do outro eu vou ver que elas têm a mesma quantidade de energia assimética então cuidado a temperatura está relacionada à quantidade de energia de uma partícula se eu tiver dois gases Não importa se um é uma porçãozinha pequena e outra é uma porçãozona grande mas eles estiverem com a mesma temperatura isso quer dizer que se eu pegar uma molécula de um e uma molécula do outro elas terão a mesma quantidade de energia cinética Douglas então se eu quiser saber a energia Total esta energia Total vai depender tanto

da temperatura que diz a energia de uma partícula quanto do número de partículas Ah então se eu tiver uma pequena quantidade de gás com uma temperatura de 300 Kelvin e uma grande quantidade de gás com a mesma temperatura de 300 Kelvin onde é que energia na grande quantidade de gás entendeu porque tem a mesma temperatura mas na grande quantidade de gás eu vou ter maior quantidade de partículas é possível demonstrar no ensino médio raramente se fala dessa demonstração Então você acaba tendo de memorizar essa expressão infelizmente e a demonstração não é nada bonita pois bem

a energia interna é proporcional a temperatura esse símbolo aqui estranho significa proporcional a energia interna é proporcional a quantidade de partículas por isso olha a energia interna de uma porção de gás vai ser igual a três meios de nrt onde n é a quantidade de partículas e o t é a temperatura absoluta do gás isso quer dizer que se eu não mexer na quantidade partículas a variação da energia interna só vai acontecer se eu tiver variação de temperatura então note variação de energia interna está relacionada a variação de temperatura mudou a temperatura mudou energia interna

Aumentou a temperatura Aumentou a energia interna diminuiu a temperatura diminuiu a energia interna temperatura ficou constante a energia interna ficou constante Então essa é a ligação íntima que nós temos só varia a energia interna se variar a temperatura só varia a temperatura se variar a energia interna repetiu o suficiente Então vem comigo que agora a gente deve se perguntar como é que a gente provoca essas variações não é mas primeiro e se eu tivesse um gás de atômico com dois átomos tem comigo quando nós temos um gás diatômico a quantidade de energia é calculada de

uma forma diferente se você tiver um gás mono atômico A quantidade de energia três meios de nrp mas se você for calcular para um gás diatômico são cinco meios de nrp Douglas Por que que tem mais energia ali são três aqui são cinco porque além de ele ter a energia para translação o gás diatômico vai apresentar energia de rotação então por isso a energia interna total de uma porção de gás dia atômico acaba sendo um pouco maior mesmo que eles estejam a mesma temperatura Douglas justamente por conta da energia de rotação exato sempre que um

trabalho é realizado ocorre transferência ou transformação de energia então quando um gás empurra o ambiente ao seu redor a sua vizinhança ele efetua trabalho e com isso acaba transferindo energia isso pode provocar mudança na energia interna dessa porção de gás lembre-se de que no contexto dos gases a força está relacionada a pressão e quando ocorre um deslocamento proporcionado por esse gás o volume dele varia quando um gás se expande empurrando a vizinhança e a vizinhança pode ser um êmbolo ele vai efetuar uma força e vai proporcionar um deslocamento o deslocamento e a força tem a

mesma direção e o mesmo sentido neste caso isso quer dizer que o gás efetua trabalho sobre a vizinhança isso vai proporcionar saída de energia Porque o gás realizou o trabalho sobre a vizinhança quando o trabalho é realizado pelo gás sobre a vizinhança Este trabalho tem valor positivo mas implica saída de energia quando o gás é comprimido a vizinhança empurra o gás então o gás é empurrado pela vizinhança isso Vai representar a entrada de energia porque a vizinhança que realizou o trabalho sobre o gás mas Observe que a força efetuada pelo gás é da colisão das

partículas quando a vizinhança vai empurrando o gás vai Resistindo a esse deslocamento quando a força e o deslocamento tem sentidos contrários o trabalho é negativo então o trabalho efetuado pelo gás pelo fato de não ter sido efetuado por ele ter sido efetuado pela vizinhança sobre ele a gente acaba dando um valor negativo então quando é a vizinhança efetuando o trabalho sobre o gás a gente diz que o trabalho do gás foi negativo trabalho efetuado pelo gás foi negativo justamente para fazer essa diferença então quando o trabalho do gás é positivo saiu a energia quando o

trabalho do gás é negativo entrou energia na verdade quando eu falo trabalho do gás é o trabalho relacionado ao gás porque trabalho não é uma propriedade o gás não tem trabalho ele efetua um trabalho ou é efetuado o trabalho sobre ele existe uma bela relação entre variação de energia e trabalho efetuado pelo gás Você já viu aqui entrada e saída de energia caso o trabalho seja a única forma de transferência de energia envolvida o delta variação da quantidade de energia é igual a menos o trabalho o que que é essa equação quer dizer quer dizer

que o delta ui o trabalho terão sinais contrários mas por quê Porque se o trabalho for positivo haverá saída de energia saída de energia diminuição de energia e quando diminui o saldo na sua conta bancária é porque a variação do saldo da sua conta bancária foi negativo concorda com isso por outro lado quando o trabalho é negativo é porque entrou em energia isso implica um aumento da energia Ah então o delta luz se torna positivo então caso o trabalho seja a única maneira de entrada ou saída de energia Delta vai ser igual a menos o

trabalho e olha que legal quando a energia diminui o gás resfria quando a energia aumenta o gás esquenta Como assim Douglas eu consigo resfriar um gás deixando ele se expandir empurrando alguma coisa exatamente Se você deixar o gás se expandir empurrando alguma coisa ele resfria vou te dar um exemplo deixe o gás na sua boca comprimido bem o comprimido na hora que você só para abrir a boca esse gás vai se expandindo e empurrando a atmosfera Você concorda comigo e aí o que é que acontece com a temperatura do gás que sai da sua boca

se expandindo quando você faz isso sai um gás geladinho da sua boca se não houvesse essa expansão na saída se você deixasse o gás simplesmente sair da sua boca sem precisar se expandir ele sairia com a sua temperatura interna que nem é tão fria assim já sentiu que o bafo ele vem quentinho Pois é e da mesma forma que ao se expandir ele pode resfriar ao comprimirmos o gás a gente pode aquecer Vamos então tratar do calor agora calor é o processo de transferência de energia que ocorre espontaneamente das regiões maior temperatura para as regiões

de menor temperatura essa transferência ocorre por meio de interações microscópicas entre as partículas que constituem a matéria por isso que ao contrário do que acontece no trabalho em que a gente vê a transformação no caso do calor essas transformações são microscópicas interações microscópicas uma partícula empurrando a outra por meio de forças eletromagnéticas bem o gás recebe energia por meio de calor isso vai acontecer quando a temperatura do gás for menor do que a vizinhança se a vizinhança que rodeia o gás estiveram uma temperatura maior vai haver transferência de energia da vizinhança para o gás e

isso implica entrada de energia por meio de calor nesse caso nós convencionamos que a quantidade de calor é positiva quando ele entra e quando o gás cede energia quando é que isso vai acontecer quando a temperatura do gás for maior do que a da vizinhança aí a transferência de energia vai acontecer espontaneamente do gás para essa vizinhança também é uma convenção que a quantidade de calor será negativa quando a energia sair por meio desse mecanismo agora vamos ver a relação entre calor e variação de energia interna se calor for a única modalidade de transferência de

energia envolvida ou seja não tem trabalho envolvido aqui caso a quantidade de calor seja positiva é porque está aumentando a quantidade de energia então se o que for positivo Delta ou também será positivo por isso que a variação da energia interna será igual a quantidade de calor e não menos ela veja que os dois vão ter o mesmo sinal aqui e se a quantidade de calor for negativa o delta ul será negativo diminuindo a energia e olha que legal se recebe calor esquenta se perde calor resfria agora faz sentido em geral quando a gente vai

tratar de sólidos e líquidos ele não sofre grandes expansões como os gases então na nossa cabeça como transformações de sólidos e líquidos não tem realização de trabalho a gente colocou na cuca que entrou calor esquenta sai o calor resfria a gente acha que a variação da energia interna só poderia acontecer por meio de calor mas não é bem assim a gente já viu que é possível variar a temperatura de gases por meio de expansões ou compressões e é aqui que vai aparecer a primeira lei da termodinâmica a primeira lei da termodinâmica é uma generalização daquilo

que a gente viu quando só a trabalho Delta 1 é menos o trabalho quando só há calor Itaú é igual a quantidade de calor e quando há ambos Delta u é igual a quantidade de calor menos a quantidade de trabalho envolvido a gente junta esses dois processos de transferência de energia veja que se a quantidade de calor for zero Delta ou é menos o trabalho se a quantidade de trabalho for zero Delta u é igual a quantidade de calor e assim a gente termina tem introdução a respeito de termodinâmica Este é o primeiro vídeo de

uma série de vídeos a respeito deste assunto gostou deixe o seu joinha quer ver mais vídeos como esse se inscreve no canal e Ative o sino das notificações para receber aviso quando tiver vídeo novo quero aprender física comigo no curso feito especialmente para você acesse meu site física com douglas.com um forte abraço e até a gente se vê [Música]