Física II-P1 INTRODUÇÃO 1 ENTROPIA

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1 Física II-P1 INTRODUÇÃO Fala, galera!! Fizemos aqui um resumão com o que mais tem caído nas P1s de Física II, abordando os temas de entropia, reversibilidade, cinética dos gases e distribuição de Maxwell. Se as dúvidas persistirem não deixe de mandar pra gente. Faremos tudo pra ajudar vocês a sanar suas dúvidas!! Bora lá! 1 ENTROPIA Define-se entropia como uma grandeza que mede a desordem (grau de irreversibilidade) de um sistema. Com a entropia, procura-se mensurar a parcela de energia que não pode ser transformada em trabalho em transformações termodinâmicas a dada temperatura. A entropia é uma função de estado, ou seja, para a sua determinação só é necessária os valores finais e iniciais da grandeza analisada, não importando se a transformação é reversível ou não. A entropia de um sistema termicamente isolado nunca pode decrescer, ela não se altera quando ocorrer processos reversíveis, mas aumenta em processos irreversíveis. Para determinar a entropia temos: Temos algumas variações desta fórmula, são essas para: Transferência de calor sensível:

2 Transferência de Calor Latente: Processo Adiabático: Expansão Livre: Entropia em função de Temperatura e Volume: Entropia em função de Pressão e Temperatura: Entropia em função de Volume e Pressão: Além disso, podemos calcular o trabalho em um ciclo a partir da sua entropia. Como du é função de estado, Há também, a equação de Boltzmann para determinação de entropia por meio de aspectos microscópicos. Temos: Temos que o maior número de microestados será justamente quando as partículas estão igualmente divididas em dois ambientes, e o menor número de microestados, quando estão todas as moléculas em um mesmo ambiente. #Fikadik: SEMPRE cai uma questão em que você resolve pensando que a entropia e a energia interna são funções de estado e só dependem do estado inicial e final.

3 2 REVERSIBILIDADE Processos Reversíveis Um processo é considerado reversível, quando é possível um sistema após uma transformação voltar ao estado inicial com a mesma quantidade de energia, sendo toda a energia podendo ser reutilizada. Na Termodinâmica, diz-se que um processo é reversível quando há uma transformação com uma velocidade infinitesimalmente pequena, como uma expansão muito lenta de um gás ideal, ou uma transferência de calor a partir de temperaturas infinitesimalmente diferentes. Exemplos de processos reversíveis: Processo Reversível Em recipiente com paredes adiabáticas, fundir o gelo e posteriormente voltar a congelalo. Estirar ou comprimir uma mola em uma pequena variação de comprimento; Ciclo de Carnot. Em relação à entropia, temos: Processos Irreversíveis Mas o que é universo? Universo é um ambiente fechado no qual o sistema está inserido. E não é o universo cosmológico. Apesar de o universo cosmológico estar em constante expansão, as teorias atuais afirmam que não há influência da entropia nesse fenômeno. Um processo é considerado irreversível quando, sem trabalho externo, não é possível uma transformação voltar ao seu estado inicial, tendo uma dissipação de energia (energia que não pode ser reutilizada). Na termodinâmica, temos um processo irreversível, aquele que acontece com troca rápida de calor, como numa expansão livre de um gás, ou numa transferência de calor com diferenças significativas de temperatura.

4 Exemplos de processos irreversíveis: Expansão desenfreada de gases; Cozinhar um ovo; Envelhecer; Fluxo de uma corrente elétrica em um condutor com resistividade. Em relação à entropia, temos: OBS: A entropia estará sempre aumentando. Podem existir transformações Isotérmicas e Adiabáticas irreversíveis. Todas as transformações naturais são irreversíveis. As únicas variáveis que se é possível calcular para um processo irreversível são as que são função de estado (entropia e energia interna),sendo o trabalho entre outras medidas impossíveis de ser calculadas nesses processos. 3 CINÉTICA DOS GASES Nas provas, geralmente não se é cobrado um conhecimento muito avançado deste tema, todavia, há uma grande incidência de questões (17% do total), principalmente de termos, como velocidade quadrática média,velocidade mais provável, velocidade média, energia cinética média e energia interna. A teoria cinética dos gases estuda as relações entre as velocidades das partículas microscópicas e seus aspectos macroscópicos, como energia interna, cinética, entre outros. As velocidades médias de um gás ideal são as mesmas nas três direções, a isso é dado o nome de isotropia das velocidades.as colisões entre as moléculas e com a parede do recipiente são completamente elásticas, e a energia cinética e interna, e o momento linear das moléculas são conservados. A energia cinética média pode ser calculada por:

5 Ex: Já a velocidade quadrática média é dada por: O número 3, desta equação advém da quantidade de dimensões no qual o gás se encontra. Lembrando que a velocidade média é menor quanto maior for a massa molar do gás, todavia as energias cinéticas são iguais para todos os gases ideais. Este teorema, nos afirma que: Teorema da Equipartição da Energia Em equilíbrio térmico a temperatura T, a energia média associada a cada termo quadrático na expressão da energia total é igual a Exemplo: por molécula. Em um gás monoatômico, somente existe a energia cinética de translação, que é dada por: Logo vemos que temos três termos quadráticos, e a sua energia interna é igual a. Temos que para um mol de moléculas, Sabemos que a energia interna de um mol de gás pode ser calculado por: Logo, a gente vai ter: Podemos retirar duas relações do teorema de equipartição da energia, são elas: Sendo q grau de liberdade ou número de termos quadráticos na energia total.

6 Sendo 4 DISTRIBUIÇÃO DE MAXWELL Não é preciso decorar a equação da distribuição de Maxwell, se for cobrada, ela estará presente na prova.só é necessário saber o comportamento do gráfico e como determinar a velocidade mais provável a partir dela.temos: Equação em 3 dimensões A curva do gráfico se aproxima de gaussiana (deformada pelo fator forma: ), e se comporta da seguinte Quanto maior a velocidade mais provável (máximo da curva),maior a temperatura que está submetida um gás. Para encontrar a velocidade mais provável, devemos encontrar máximo da curva. Derivando F(v), temos: Já a velocidade média é dada por: Show! Agora é continuar exercitando ao máximo pra chegar voando na prova amanhã!! Boa prova, galeraaaa!

7 Bons Estudos!! Dúvidas? Acesse o Solucionador na página ou mande para contato@engenhariafacil.net.