Resumo Termodinamica

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UFF – Universidade Federal Fluminense
Disciplina: Termodinâmica Aplicada
Professor: Lizandro de Souza Santos
Aluna: Hannah Campello Amorim
Resumo
Diferença entre expansão e compressão de gases
Palavras-chaves: Processos reversíveis versus processos irreversíveis
A termodinâmica visa estudar a transferência da energia entre um sistema termodinâmico e sua vizinhança, levando em consideração as mudanças de estados do sistema. O sistema é o foco do estudo, enquanto a vizinhança é o meio que o cerca e mantém relações com ele, podendo interferir em seu comportamento. Ela se relaciona com o estudo do calor, da temperatura e do trabalho mecânico.
Um sistema que se submete a uma variação de volume contra uma pressão não nula realiza trabalho de expansão ou compressão. 
Quando ocorre a expansão de um gás contra uma pressão externa da vizinhança, ele perde energia na forma de trabalho a fim de favorecer a expansão. Pela lei de conservação de energia, o meio recebe a mesma quantidade de energia que o sistema perdeu. De outra forma, quando ocorre a compressão de um gás através de uma pressão externa, o sistema recebe energia enquanto o meio externo a perde, na mesma quantidade.
Considerando-se um sistema fechado, formado por um mecanismo cilindro-pistão que contém um fluido. Supondo-se a pressão uniforme no fluído tem-se:
F = ʃA p.dA e F(x) = p.A
O trabalho realizado pelo êmbolo é dado por:
 x2
δW = F.dX e W = ʃx1 F(x).dx
Substituindo:
 x2
W = ʃx1 p.A dx
Considerando-se a área do pistão constante tem-se: 
 v2
δW = p.dV ou W = ʃv1 p.dV
Quando dV é positivo, ocorre um processo de expansão, o trabalho é realizado pelo fluido. Porém, quando dV é negativo, ocorre a compressão do fluido e o sistema recebe trabalho.
Pode-se considerar a expansão e a compressão de um gás como processos reversíveis. Define-se um processo reversível como um processo que pode ser revertido sem ocasionar mudanças no ambiente no final do mesmo, ou seja, o sistema e o ambiente retornam a seus estados iniciais quando o processo é revertido. Isto será possível somente se a troca de calor e a realização de trabalho entre o sistema e a vizinhança for zero para o processo total (original e reverso).
 A expansão ou compressão de um gás ocorre por etapas infinitesimais. Uma transformação reversível pode inverter-se através da modificação infinitesimal de uma variável. Nesse caso, um sistema permanece em equilíbrio com a sua vizinhança se uma variação infinitesimal nas variáveis do sistema ocasiona uma modificação infinitesimal do sistema e a mesma variação no sentido oposto ocasiona uma modificação infinitesimal no sentido oposto. No processo reversível a pressão externa ao sistema, Pext, é igual a pressão interna do gás, Pint:
dW = - Pext.dV = - Pint.dV
v2
W = ʃv1 Pint.dV
V
Um processo reversível é definido como um processo que pode ser rever tido sem deixar qualquer vestígio no ambiente.
O sistema e o ambiente retomam a seus estados iniciais no final do processo inverso. Isto somente será possível se a troca líquida de calor e a realização de trabalho entre o sistema e o ambiente for zero para o processo combinado (original e inverso).
É importante lembrar que um sistema pode retornar ao seu estado inicial depois de um processo, o processo sendo reversível ou não..
 
Os processos que não podem se reverter espontaneamente são denominados processos irreversíveis. No caso dos processos irreversíveis, a vizinhança realiza trabalho sobre o sistema e, por isso, o sistema não volta ao seu estado original.
Em processos irreversíveis as condições de reversibilidade não podem ser levadas em conta, e a pressão externa não pode ser igualada a pressão interna. A variação de volume não é infinitesimal. A expansão ou compressão de um sistema contra uma pressão externa constante é um bom exemplo. O trabalho será calculado como:
dW = - Pext.∆V = -Pext.(V2 – V1)
Bibliografia
Fundamentos da Termodinâmica Clássica. Van Wyglen & Sountag - Tradução da 4ª edição- 1995 - Ed. Edgard Blucher - SP