Termodinâmica: trabalho de expansão (e de compressão)

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Termodinâmica: Trabalho de expansão (E de compressão)
	A troca e a transformação de energia são fenômenos que ocorrem constantemente na natureza. Basta esfregarmos as nossas mãos para percebermos o aumento da temperatura delas. Nesse caso, temos uma transformação da energia mecânica em calor. Esse é só um dos muitos exemplos que ocorrem frequentemente ao nosso redor.
A termodinâmica trata do estudo da relação entre o calor e o trabalho, ou, de uma maneira mais prática, o estudo de métodos para a transformação e energia térmica em energia de movimento. A termodinâmica surgiu da necessidade de descrever as operações de máquinas a vapor (Revolução Industrial) e prever seu desempenho e seus limites. O próprio nome “termodinâmico” significa potência desenvolvida, a partir de calor. Dois conceitos fundamentais para o entendimento da termodinâmica são calor e trabalho, onde ambas são fontes de energia, outro conceito importante é de sistema e vizinhança que engloba a região de interesse e a outra representa a vizinhança do sistema, respectivamente. Trabalho pode ser definido com a transferência de energia para um sistema por um processo equivalente ao aumento ou ao rebaixamento de um peso e calor pode ser definido como a transferência de energia que ocorre em consequência de uma diferença de temperatura.
Na termodinâmica, o trabalho tem um papel fundamental, pois ele pode ser considerado como o objetivo final da construção de uma máquina térmica. Nas antigas máquinas a vapor, por exemplo, gerava-se calor com a queima de combustível, como o carvão. O resultado final era o movimento, ou seja, a realização de trabalho.
	Na termodinâmica, o cientista de grande importância na termodinâmica é Joule que realizou estudos demonstrando que energia adicionada a um fluido como trabalho é posteriormente retirada do fluido como calor. Joule em seu experimento introduziu o termo “energia interna”, onde representa que a energia está contida no interior do fluido. Esta energia está relacionada à energia das moléculas que a compõem. 
	Através das observações de Joule surge o conceito de conservação de energia que pode ser enunciada: “Embora a energia assuma várias formas, a quantidade de energia é constante e, quando energia em uma forma desaparece, ela reaparece de outras formas”, que pode escrita também a variação de energia interna do sistema mais a variação de energia interna da redondeza é igual a zero. Em termos matemáticos pode ser escrito como: . 
Para sistemas fechados, sem troca de massa com a vizinhança, a equação de conservação de energia pode ser escrita como “A variação da energia interna é igual a soma da variação de trabalho mais a variação da quantidade de calor”. A energia interna é uma função de estado, ou seja, depende somente do estado em que se encontra o sistema. A mudança na função de estado entre dois estados é independente do caminho entre eles. Enquanto que a energia interna é função de estado, o trabalho e calor não são.
A medida de calor produzido ou absorvido por um processo é usada para acompanhar a mudança da energia interna de um sistema. Para isso, foram introduzidos novos conceitos: capacidade calorífica (C) é igual ao calor fornecido dividido pela variação de temperatura provocada com a adição de calor, que também pode ser definido como massa da substância vezes a capacidade calorífica específica (também chamada calor sensível). A capacidade calorífica específica é uma propriedade particular de cada material.
Trabalho
	Trabalho e calor são a essência da termodinâmica. Na termodinâmica, o conceito de trabalho está diretamente ligado à capacidade do sistema de deslocar um peso. Para entender o conceito de trabalho no processo termodinâmico, vamos considerar um gás confinado em um cilindro confinado por um êmbolo que pode se deslocar dependendo da força aplicada.
Quando o gás se expande (aquecimento) e levanta o êmbolo, esta realizando um trabalho positivo, W>0.
 Quando o gás se contrai (resfriamento) e desce o êmbolo, realiza um trabalho negativo, W<0. 
Quando o êmbolo se mantém na posição anterior, o trabalho é nulo, W=0.
Considerando o sistema acima, o gás contido num cilindro com êmbolo. Vamos tirar um dos pequenos pesos do êmbolo provocando um movimento para cima deste, de uma distância dx. Podemos considerar este pequeno deslocamento de um processo quase-estático e calcular o trabalho, W, realizado pelo sistema durante este processo. A força total sobre o êmbolo é P.A, onde P é a pressão do gás e A é a área do êmbolo. Portanto o trabalho, dW é:
dW= PAdx
	Porém, observasse que A dx = dv, a variação do volume do gás devido ao deslocamento, dx, do êmbolo logo: dW = PdV
Como o conceito de trabalho está diretamente envolve o levantamento de um peso, isto é, o produto de uma unidade de força ( Newton) agindo através de uma distância ( metro). Essa unidade de trabalho no sistema Internacional é chamada de Joule, ( J ). 
Definimos POTÊNCIA como trabalho por unidade de tempo, e a representamos por . Assim: 
A unidade de potência é Joule por segundo, denominada Watt ( W ): 
http://cursos.unisanta.br/quimica/private/APOSTILA-TERMO.PDF