Fascículo_6_ 2º_Ano_Física [Gases ideais e as leis da mecânica]

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Gases Ideais e as 
Leis da Mecânica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) de acordo com ISDB 
 
GOVERNO de Pernambuco. Secretaria de Educação e Esportes. 
Física: Gases ideais e as leis da mecânica. – Recife: Educa-PE, 2020. 
09 p.: il. 
2º Ano Ensino Médio. Fascículo 6. 
1. Física. 2. Gases ideais. I. Título. 
CDU – 544 
 
Elaborado por Hugo Carlos Cavalcanti | CRB-4 2129 
Expediente 
 
Governador de Pernambuco 
Paulo Henrique Saraiva Câmara 
Vice-governadora de Pernambuco 
Luciana Barbosa de Oliveira Santos 
Secretário de Educação e Esportes de Pernambuco 
Frederico da Costa Amancio 
 
Autor 
Prof. Anderson da Mota Moreira 
Revisor de Língua Portuguesa 
Prof. Eraldo Batista da Silva Filho 
Projeto gráfico 
Clayton Quintino de Oliveira 
Diagramação 
Amanda Felix da Silva 
 
 
 
 
 
 
GASES IDEAIS E AS LEIS DA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Olá, tudo bem? Neste fascículo, estudaremos a 
relação entre duas formas de energia em 
trânsito. Uma delas é o calor, energia térmica 
em trânsito, e a outra é o trabalho, energia 
mecânica em trânsito. O calor, já estudamos 
anteriormente, e o trabalho será definido a 
seguir. Lembrem os tipos de transformações 
que falamos no fascículo passado, pois eles 
serão muito importantes. 
 
Cuidado com esse nome “trabalho”, porque, na 
Física, ele não é a mesma coisa que no uso popular. 
Mas na Física o trabalho é mais trabalhoso de se 
entender... heheheheh! Bem, vamos ao que importa. 
O trabalho será calculado por nós através do método 
gráfico. Veremos, a seguir, o cálculo do trabalho para 
uma transformação qualquer reversível. 
 
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LEMBRE: Transformações 
isobáricas ocorrem quando o 
gás sai de um estado inicial para 
outro estado, mas a sua pressão 
se mantém a mesma. 
 
 
 
 
 
 
 
O trabalho realizado na transformação XY é numericamente igual à área que vai desde 
a transformação XY até o eixo dos volumes. 
Veja o caso em que a pressão se mantém constante, ou seja, uma transformação 
isobárica. 
 
 
 
 
Fazendo uma análise em uma transformação isobárica, podemos verificar que o 
trabalho depende da variação de volume, isto é, se o volume varia, o sistema troca 
trabalho com o meio, e se o volume permanece constante, o sistema não troca trabalho 
com o meio. Quando o sistema se expande, ele empurra o meio externo, realizando 
trabalho sobre o meio. O trabalho realizado é positivo, pois o volume do sistema está 
aumentando. Quando o sistema sofre uma compressão, ele está sendo comprimido pelo 
meio externo e, portanto, recebendo trabalho do meio. O trabalho recebido é negativo, 
pois o volume do sistema está diminuindo. 
 
 
 
 
 
Lembre que já demos uma olhada 
em como calcular o trabalho de um 
gás... O trabalho é o produto da 
variação do volume e a pressão em 
que o gás se encontra. 
 
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Considerando o ciclo ABCDA, podemos observar que o 
trabalho realizado pelo sistema é dado pela soma entre os 
trabalhos realizados nas transformações AB e CD, uma vez 
que os trabalhos nas transformações BC e DA são nulos, 
pois essas transformações são isocóricas (volume 
constante). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Vamos iniciar uma parte bem 
complicadinha. Agora, você terá que ter um 
certo grau de abstração para compreender 
tudo eu vou falar. Eu acredito na sua 
capacidade e no seu esforço. Sem mais 
delongas... Bora pru assunto! 
 
LEMBRE: Transformações 
isocóricas, isométricas ou 
isovolumétricas ocorrem 
quando o gás sai de um estado 
inicial para outro estado, sem 
que haja mudança de volume. 
 
Meu irmão, se ligue que, na 
transformação AB, o sistema sofre 
uma expande isobárica (realiza 
trabalho), e na transformação CD o 
sistema sofre uma compressão 
isobárica (recebe trabalho). 
 
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Então, como o trabalho na transformação AB é a área A1, e o trabalho na transformação 
CD é a área A2, e lembrando que na expansão o trabalho é positivo e na compressão o 
trabalho é negativo, temos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tá ligado que tem uma forma de 
representar essa expressão de forma 
gráfica? É da seguinte maneira: 
 
Só se ligue que, quando o ciclo é percorrido no 
sentido horário, ele realiza trabalho sobre o 
meio externo. O trabalho realizado é positivo. 
Quando o ciclo é percorrido no sentido anti-
horário, ele está recebendo trabalho do meio 
externo. O trabalho recebido é negativo. 
 
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
A energia interna de um gás depende exclusivamente 
da temperatura absoluta do gás. Podemos afirmar, 
então, que, se a temperatura aumenta, a energia 
interna aumenta. Se a temperatura diminui, a energia 
interna diminui, e se a temperatura se mantém constante, a energia interna se mantém 
constante. Estas propriedades não valem para mudanças de estado. 
 
 
 
 
 
 
 
Ufa... Canseira compreender essa parte de ciclo 
termodinâmico, né? O que vamos falar agora é mais 
tranquilo, pode ficar de boa. A energia interna de um gás 
se resume à soma das energias cinéticas de translação de 
cada molécula. A energia interna é diretamente 
proporcional à temperatura absoluta do gás, e é dada pela 
expressão abaixo: 
Poxa... Acabamos de estudar um dos assuntos 
mais importantes da Termodinâmica. Acreditem: 
essa coisa de ciclo termodinâmico e energia 
interna foi o que possibilitou o homem a 
desenvolver máquinas a vapor e, posteriormente, 
motores termodinâmicos a combustão. 
 
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05 
 
 
 
 
 
 
 
 
Halliday, Resnick e Walker. Fundamentos de física, v.2: gravitação, ondas e 
termodinâmica; tradução Flavio Menezes de Alencar, José Wellington Rocha Tocha. – 
Rio de Janeiro: LTC, 2006. 
Yamamoto, Kazuhito. Física para ensino médio, v.2: termologia, óptica, ondulatória. 
4ªed – São Paulo: Saraiva, 2016.Nicolau, Torres, Penteado. Física – 1ªed - São Paulo: 
Moderna, 2012. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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06 
 
 
 
 
 
 
1. (UFLA-MG) Abaixo, temos o diagrama 
pV, que mostra uma transformação 
isotérmica de 1 mol de um gás perfeito. 
A área hachurada mede: 
 
a) a variação da pressão. 
b) a variação da energia interna. 
c) o trabalho realizado pelo gás. 
d) o calor cedido pelo gás. 
e) o calor específico sensível do gás a 
temperatura constante. 
 
2. (UFES) Um gás é submetido ao 
processo ABC, indicado no gráfico p x V. 
O trabalho total realizado pelo gás, 
nesse processo, é: 
 
a) 4 p0V0 
b) 6 p0V0 
c) 9 p0V0 
d) -4 p0V0 
e) -9 p0V0 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. Como vimos neste fascículo, temos que a área no gráfico PV é o trabalho gerado pelo gás 
na transformação. Cuidado que esse gráfico nos mostra uma expansão do gás. Assim, o 
trabalho é positivo. Caso fosse uma contração, o trabalho seria negativo, ou seja, o gás estaria 
recebendo trabalho. 
Alternativa C. 
2. Vamos determinar o trabalho em cada parte do ciclo, ou seja, em cada transformação, de 
A-B e B-C. Depois, somamos tudo e teremos o trabalho de A-B-C. 
tAB = p.(V2 - V1) 
tAB = 3po.(3Vo - Vo) 
tAB = 3p0.2Vo 
tAB = 6poVotBC = 0 (pois o volume é constante na transformação BC) 
tABC = tAB + tBC (O trabalho total é a soma de todos os trabalhos de cada transformação.) 
tABC = 6poVo + 0 
tABC = 6poVo 
Alternativa B. 
 
 
 
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