149_METEOROLOGIA_E_CLIMATOLOGIA_VD2_Mar_2006

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METEOROLOGIA E CLIMATOLOGIA
Mário Adelmo Varejão-Silva
Versão digital 2 – Recife, 2006
O gás ideal é puramente conceitual. Foi idealizado com o objetivo de facilitar o estudo
dos gases reais. De fato, sob baixas pressões e temperaturas, muitos gases reais têm com-
portamento praticamente análogo ao ideal. Isso se verifica com todos os componentes da at-
mosfera, incluindo o vapor d'água, dentro dos limites da temperatura e da pressão normal-
mente reinantes na Natureza. No entanto, o comportamento físico desses mesmos gases,
quando submetidos a temperatura e pressão elevadas, difere bastante do previsto para o mo-
delo ideal. Seria o caso do vapor d'água superaquecido no interior de uma caldeira, por exem-
plo.
Parece evidente que, não havendo interações entre as moléculas, uma mistura de ga-
ses ideais se comporta como se fosse um único gás ideal. O mesmo é aceito, na prática, para
uma mistura de gases reais, cujos comportamentos sejam semelhantes ao do gás ideal.
A equação anterior pode assumir outras formas, mais úteis à Meteorologia, onde nor-
malmente se trabalha com a unidade de massa do ar. Lembrando que o número de moléculas-
grama (n) pode ser obtido pelo quociente entre a massa (m) do gás e sua massa molecular
(M), pode-se escrever:
pV = (m/M) RT. (IV.2.3)
Mas, sendo m/V a massa específica (ρ), tem-se:
p = ρ (R/M)T . (IV.2.4)
As expressões IV.2.2 a IV.2.4 são formas alternativas da equação de estado do gás
ideal. A escolha de qual equação usar depende do problema a ser resolvido.
2.2 - Trabalho.
Quando uma força ( F
r
), atuando sobre um corpo, altera sua posição de um certo in-
cremento (d L
r
), na direção da própria força, realiza-se um trabalho (dW). Como já mencionado,
a realização de trabalho pode ser expressa através do seguinte produto escalar:
dW = 
r
F. Ld
r
. 
Imagine-se uma amostra de um gás, no interior de um cilindro, dotado de um êmbolo
móvel. Seja p a pressão no interior do cilindro, igual à pressão atmosférica e V o volume do gás
em questão. Havendo um acréscimo de temperatura, o gás sofrerá uma expansão isobárica,
realizando um trabalho sobre o êmbolo. Para aplicar a equação anterior deve-se ter em mente
que 
r
F será o produto da pressão (p) pela área da face interna (A) do êmbolo e que a variação
do volume (dV) do gás corresponde ao produto Ad L
r
, sendo d L
r
 o deslocamento do êmbolo.
Em módulo, tem-se:
dW = p A d L
ou