234_METEOROLOGIA_E_CLIMATOLOGIA_VD2_Mar_2006
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METEOROLOGIA E CLIMATOLOGIA
Mário Adelmo Varejão-Silva
Versão digital 2 \u2013 Recife, 2006
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haja vista o grande número de fatores intervenientes. Para analisá-los, as limitações do conhe-
cimento humano impõem a adoção de hipóteses simplificadoras que, se por um lado tornam
sua abordagem científica menos complicada, do outro restringem bastante o espectro de apli-
cabilidade dos modelos obtidos. Sob esta ótica, pode-se obter uma expressão muito útil ao
estudo termodinâmico daqueles processos que possam ser classificados como aproximada-
mente reversíveis, combinando-se as equações que exprimem o Primeiro (VI.1.3) e o Segundo
(VI.2.1) Princípios, ou seja:
d\u3c7 = Tds = du + pdv. (VI.3.1)
Essa relação funcional é válida para a unidade de massa de qualquer gás. Para o caso parti-
cular dos gases cujo comportamento se assemelha ao ideal, é evidente que:
d\u3c7 = Tds = cpdT \u2013 (RT/M) (dp/p). (VI.3.2)
Em um processo que, além de reversível, seja adiabático (d\u3c7 = 0), conclui-se que:
cpdT = (RT/M) (dp/p). (VI.3.2)
É muito importante o papel desta equação para o entendimento de algumas transforma-
ções que se verificam na atmosfera.
4. Equação de Clausius-Clapeyron.
Durante a mudança de estado das substâncias, as fases presentes permanecem em
equilíbrio à mesma temperatura. Sendo uma transformação isotérmica, qualquer variação na
quantidade do calor cedido à substância, ou dela retirado, altera apenas a rapidez do processo,
mas não interfere na temperatura. Tanto é assim que, aumentando-se o suprimento de gás que
alimenta a chama acesa sob um recipiente contendo água em ebulição, a temperatura da água
e de seu vapor, observada na interface líquido-vapor, continuará estável, aumentando apenas
a taxa de vaporização. A mudança de estado de uma substância é um processo também isobá-
rico.
Sabe-se que o calor latente envolvido em uma transição de fase é exatamente igual
àquele associado à transição inversa, desde que ambas ocorram a mesma temperatura. Por
exemplo, o calor latente de evaporação e de condensação a 20oC (Tabela VI.1), por exemplo,
são iguais.
Algumas conclusões importantes sobre os processos termodinâmicos que condicionam
as transições de fase podem ser facilmente extraídas da equação VI.3.1. Representando pelos
índices 1 e 2 duas fases de uma substância (líquido e vapor, por exemplo), coexistindo em
equilíbrio , então:
\u222b\u222b\u222b\u222b +==\u3c7 21212121 pdv.duTdsd
O membro da esquerda representa o calor absorvido (positivo) ou liberado (negativo)
pela unidade de massa da substância, ao passar da fase 1 à fase 2, ou seja: o calor latente