O que é exemplo de processo isotérmico – definição

Exemplo de processo isotérmico

Assuma uma expansão isotérmica de hélio (i → f) em um pistão sem atrito (sistema fechado). A expansão do gás é impulsionada pela absorção de energia térmica Q _add . O gás se expande do volume inicial de 0,001 m ³ e simultaneamente a carga externa do pistão diminui lenta e continuamente de 1 MPa para 0,5 MPa. Como o hélio se comporta quase como um gás ideal, use a lei do gás ideal para calcular o volume final da câmara e depois calcule o trabalho realizado pelo sistema, quando a temperatura do gás for igual a 400 K.

Solução:

O volume final do gás, V _f , pode ser calculado usando a relação p, V, T para o processo isotérmico:

p _i V _i = p _f V _f ⇒ V _f = p _i V _i / p _f = 2 x 0,001 m ³ = 0,002 m ³

Para calcular esses processos, precisaríamos saber como a pressão varia com o volume do processo real pelo qual o sistema muda do estado i para o estado f . Como durante esse processo a pressão interna não era constante, o trabalho de p∆V realizado pelo pistão deve ser calculado usando a seguinte integral:

Por convenção, um valor positivo para o trabalho indica que o trabalho é realizado pelo sistema em seus arredores. Um valor negativo indica que o trabalho é realizado no sistema por seus arredores. O trabalho pΔV é igual à área sob a curva do processo plotada no diagrama pressão-volume.