O que é o Caso Especial da Primeira Lei da Termodinâmica – Definição

A primeira lei da termodinâmica encontra aplicação em vários casos especiais. Esses casos são processos adiabáticos, isocóricos, cíclicos e expansão livre. Engenharia Térmica

Quatro Casos Especiais da Primeira Lei da Termodinâmica

A primeira lei da termodinâmica encontra aplicação em vários casos especiais:

Processo adiabático:

Um processo adiabático é aquele em que não há transferência de calor para dentro ou para fora do sistema. Ocorre muito rapidamente ou um sistema está bem isolado que não ocorre transferência de energia como calor entre o sistema e seu ambiente. Portanto, dQ = 0 na primeira lei da termodinâmica, que é então:

dQ = 0, dE int = – dW

Processo isocórico:

Um processo isocórico é aquele em que não há alteração no volume . Um processo isocórico é um processo de volume constante. Quando o volume de um sistema termodinâmico é constante, ele não funciona nos seus arredores. Portanto, dW = 0 na primeira lei da termodinâmica, que é então:

dW = 0, dE int = dQ

Em um processo isocórico , toda a energia adicionada como calor (ou seja, Q é positiva) permanece no sistema como um aumento da energia interna ( aumento da temperatura ).

Processo cíclico:

Um processo que eventualmente retorna um sistema ao seu estado inicial é chamado de processo cíclico . Na conclusão de um ciclo, todas as propriedades têm o mesmo valor que tinham no início.

Para esse processo, o estado final é o mesmo que o estado inicial e, portanto, a mudança total de energia interna deve ser zero . O vapor (água) que circula através de um circuito fechado de resfriamento sofre um ciclo. A primeira lei da termodinâmica é então:

dE int = 0, dQ = dW

Assim, o trabalho líquido realizado durante o processo deve ser exatamente igual à quantidade líquida de energia transferida como calor.

Expansão livre:

Esse é um  processo adiabático no qual nenhuma transferência de calor ocorre entre o sistema e seu ambiente e nenhum trabalho é realizado no sistema. Esses tipos de processos adiabáticos são chamados de expansão livre . É um processo irreversível no qual um gás se expande para uma câmara evacuada isolada. É também chamado de expansão Joule . Para um gás ideal, a temperatura não muda (consulte: Segunda Lei de Joule ), no entanto, gases reais sofrem uma mudança de temperatura durante a expansão livre. Na expansão livre Q = W = 0, e a primeira lei exige que:

dE int = 0

Uma expansão livre não pode ser plotada em um diagrama PV, porque o processo é rápido, não quase estático. Os estados intermediários não são estados de equilíbrio e, portanto, a pressão não está claramente definida.

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