CEIA-GAIA-EDU/gaia-edu-corpus-rag huggingface dataset:
Obra: Curso de termodinâmica/Capacidade calorífica
Matéria: Física
primeira lei da da termodinâmica primeira lei trabalho entalpia calorífica perfeitos termoquímica metabolismo capacidade calorífica mede efeito da adição de calor sobre temperatura do sistema em outros termos uma medição da energia térmica que precisamos adicionar ou retirar do sistema para modificar sua temperatura rigorosamente com dimensões energia temperatura capacidade calorífica não em geral uma função de estado porém na transformação com volume ou pressão constantes existe uma ligação entre calor mudança de ou de volume constante pressão constante são funções de estado capacidade calorífica dos corpos puros varia com temperatura por este motivo representamos as vezes capacidade calorífica por uma função mais ou menos complexa de por exemplo para co sob uma pressão de atm relação entre cp cv caso geral das definições das capacidades caloríficas temos que fica utilizando definição de ou ainda para simplificar mais precisa explicar como varia com temperatura pressão constante energia uma função de estado de porém são ligados pela equação de estado do sistema só há então duas variáveis independentes podemos expressar em relação de qualquer par de variáveis escolhidas entre as três se nos expressar mos em relação por exemplo diferencial de se escreve porém equação de estado permite de expressar em relação de esta função tem uma diferencial total exata substituindo dv assim obtido na diferencial de ou ainda este resultado deve ser comparado com diferencial total de expressa esta vez em relação como são neste caso as duas variáveis independentes dv dt podem tomar qualquer valor infinitamente pequenas precisa então que que leva após rearranjo que mede mudança de energia do sistema sob efeito de uma mudança isoterma de volume tem as dimensões de uma pressão chama se pressão interna do sistema
Obra: Curso de termodinâmica/Trabalho, calor e metabolismo - Aplicação aos seres vivos
Matéria: Física
primeira lei da da termodinâmica primeira lei trabalho enthalpia calorífica perfeitos termoquímica metabolismo os seres vivos são sistemas abertos que quer dizer que além da energia eles trocam também matéria com seu meio ambiente eles ficam porém submetidos às mesmas leis físicas que todos os objetos no universo inclusive as leis da termodinâmica termodinâmica permite de explicar numerosos fenômenos biológicos foi verificado que primeira lei da termodinâmica aplica se aos seres vivos colocando ser vivo num calorímetro durante alguns dias medindo natureza quantidade de comida absorvida conteúdo energético destes alimentos sendo medido também energia de combustão das fezes quantidade de energia térmica perdida pelo organismo quantidade de energia mecânica fornecida pelo organismo torna se este quantia negligenciavel mantendo sujeito em repouso absoluto os resultados calculados que seriam obtidos colocando um ser humano num calorímetro são os seguintes energia de combustão da comida absorvida kj dia energia de combustão das fezes kj dia calor gasto pelo organismo kj dia conversão de combustãofezes que chamamos metabolismo se acompanha de uma perda de energia para sistema que igual ao calor gasto pelo organismo kj dia com um erro só de de modo geral primeira lei aplicada aos seres vivos escreve se imagem meta gif onde todos os termos são negativos trocas de calor entre ser humano seu meio ambiente mesmo na ausência de exercícios físicos uma certa velocidade de metabolismo necessária para manter corpo na sua temperatura durante uma atividade física dissipação do calor por evaporação pode ser muito eficiente assim no ar perfeitamente seco um ser humano pode sobreviver uma temperatura ambiente de do lado de um bife fritando
Obra: Curso de termodinâmica/Variação da entropia durante processos reversíveis
Matéria: Física
introdução durante uma transformação reversível primeira segunda lei da termodinâmica levam ou ainda processo reversível variação de temperatura reversível durante variação de temperatura reversível pressão constante temos da mesma maneira durante uma variação de temperatura reversível volume constante variação de fase no equilíbrio temperatura pressão constantes por exemplo variação de entropia durante vaporização de um líquido puro no equilibrio regra de trouton temperaturas calores de vaporização padrões sob pressão de bar constante foram medidas podemos partir destes dados calcular entropia de vaporização ebulição vaporização vaporização oc kj mol mol argõnio butano ccl mercurio observamos que os valores de são muito parecidos lei de trouton na temperatura de ebulição padrão esta regra empírica permite de avaliar simplesmente partir de tebulição indica que vaporização de um mol de líquido puro se faz em geral com um crescimento da desordem do sistema existem exceções regra de trouton os líquidos que formam ligações hidrogênio tais como amônia os álcoois ou água têm entropias de vaporização maiores variando de mol visto que são líquidos mais ordenados que normal os ácidos carboxílicos existem no estado de dímeros mesmo na fase gasosa vaporização acompanhada então de um aumento menor da desordem as entropias de vaporização são aproximadamente de mol como determinar se um processo espontâneo para utilizar em prática segunda lei da termodinâmica precisa calcular do processo comparar para isso utilizamos fato queé uma função de estado depende só dos estados inicial final para processo estudado vamos construir um novo caminho indo do estado inicial ao estado final por uma sucessão de etapas reversíveis para quais mudança de entropia calculável
Obra: Curso de termodinâmica/Segunda lei da termodinâmica
Matéria: Física
Nível: médio
efeito da adição de energia sobre distribuição de boltzmann imagem entropia gif aumentamos energia do sistema dando lhe um calor escolhida como igual tal que uma partícula passa do nível ao nível imediatamente superior levando em conta número elevado de partículas esta adição de calor representa um aumento infinitesimal podemos considerar que adição de reversível que sistema fica no equilíbrio temos número de permutações fica podemos expressar mudança de por visto que qualquer seja nível da população cuidado mas qualquer população se expressa em relação da população de nível fundamental como mudança da desordem no sistema sob efeito da adição de um calor se escreve chamamos função ln entropia símbolo do sistema podemos mostrar que apesar de não ser uma função de estado uma função de estado em conseqüência entropia uma função de estado segunda lei da termodinâmica durante qualquer processo espontâneo aumenta desordem do universo chamamos universo sistema seu meio ambiente como entropia medição da desordem segunda lei da termodinâmica pode se escrever também no equilíbrio entropia do universo tem seu valor máximo constante num sistema isolado um fenômeno espontâneo vem sempre junto com um aumento da desordem prossegue até equilíbrio onde desordem máxima resultado obtido para conjunto das partículas acima estabelece uma ligação entre entropia transferência de energia térmica durante um processo reversível este resultado como podemos mostrar válido neste caso totalmente geral em conseqüência geralmente utilizamos segunda lei da termodinâmica sob forma para que uma transformação pudesse prosseguir que se decompõe em processo reversivel no equilibro processo irreversível espontâneo processo não espontâneo só ocorre custas de trabalho exemplos de transformações espontâneas então irreversível cristalização da água sob pressão atmosférica mesmo se cristalização se acompanha de um aumento da ordem mas então definimos uma nova função notada chamada energia livre de gibbs ou entalpia livre tal que uma função de estado pois são funções de estado em termo de energia livre segunda lei expressa por para qualquer processo espontâneo temperatura pressão constantes para qualquer processo reversível no equilíbro temperatura pressão constantes em outros termos energia livre diminuí durante uma transformação espontânea dg pode ser espontâneo mesmo se entalpia contribuir aumentar condição que este processo seja acompanhado de um aumento suficiente da desordem quer dizer que seja suficientemente positivo esta função fornece um critério de equilíbrio de espontaneidade útil para os processos isotérmicos isobáricos expressão da segundo lei temperatura volume constantes volume temperatura constantes mas então definimos uma nova função de estado notada ou ás vezes chamada energia livre de helmholtz tal que esta função fornece um critério de equilíbrio de espontaneidade útil para os processos isotérmicos isocóricos
ra os processos isotérmicos isocóricos
Obra: Curso de termodinâmica/Evolução térmica espontânea
Matéria: Física
evolução térmica espontânea dos sistemas compostos de objetos diferentes temperaturas que ocorre quando dois objetos temperaturas diferentes são postos em contato experiência diária mostra que objeto mais quente se resfria objeto mais frio se esquente sistema pára de evoluir espontaneamente quando os dois objetos são mesma temperatura porque não se observa ao contrário que temperatura do objeto quente aumenta mais no contato com objeto frio este último não se resfria mais ainda uma tal transferência seria em acordo com primeira lei condição que calor perdido por um objeto seja recebido pelo outro conservação da energia cálculo das mudanças de entropia do sistema mostra porém que transferência de energia térmica do frio para quente seria contrária segunda lei
Obra: Curso de termodinâmica/Variação de entropia durante processos irreversíveis
Matéria: Física
com exceção das reações no equilíbrio as reações químicas são em geral processos irreversíveis como se calcula variação de entropia de uma reação não podemos utilizar como em termoquímica as reações de formação padrões visto que no contrário de não podemos medir diretamente para nenhuma reação química diferente de utilizaremos entropia absoluta dos corpos puros temperatura considerada st calculamos st por meio das entalpias associadas às transições de fases das capacidades caloríficas em função da temperatura para um gás por exemplo onde entropia do corpo øk poderíamos então determinar entropia de um composto qualquer temperatura se podermos estimar sua entropia øk entropia dos corpos puros terceira lei da termodinâmica possível por meio das capacidades caloríficas dos reagentes dos produtos de extrapolar baixa temperatura as entropias de numerosas reações químicas ou transições de fase na maioria dos casos extrapolação fornece valores muito pequenos próximos de zero este indica que no zero absoluto as entropias dos reagentes dos produtos são iguais em outros termos maioria dos corpos puros tem mesma entropia entropia uma medição da desordem molecular estes corpos puros não podem ter mesmo grau de ordem sendo quimicamente diferente menos de ser perfeitamente ordenados então possuir todos uma entropia nula em efeito num sistema perfeitamente ordenado existe só uma maneira de distribuir as moléculas este resultado constitui terceira lei da termodinâmica ok de uma maneira parecida que para podemos expressar entalpia absoluta de um corpo puro ht por porém não nulo depende do corpo considerado para algumas aplicações necessitaremos dos valores de ht que se acham em tabelas
Obra: Curso de termodinâmica/Variação de entropia dos gases perfeitos-Ciclo de Carnot
Matéria: Física
ciclo de carnot considerações iniciais durante processo reversível de um estado para um estado temos segunda lei primeira lei gás perfeito em conseqüência então porém para um gás perfeito que leva definição do ciclo um ciclo de carnot compreende quatro etapas reversíveis que aplicamos mols de um gás perfeito uma dilatação descompressão isoterma temperatura tfonte quente uma dilatação adiabática de tfonte quente tfonte fria uma compressão isoterma tfonte fria uma compressão adiabática de tfonte fria tfonte quente as etapas do ciclo de carnot ciclo de carnot constitui um exemplo simples de máquina quer dizer um instrumento que permite conversão de calor em trabalho ou de trabalho em calor cálculo de para cada etapa etapa durante expansão isoterma uma quantidade de trabalho wa fornecida perdida pelo sistema simultaneamente calor qa absorvido etapa expansão adiabática do gás conduz um resfriamento da temperatura da fonte quente para temperatura da fonte fria trabalho fornecido pelo sistema uma expansão mas acontece nenhuma transferência de calor etapa etapa equação de estado do gás permite simplificarem se as expressões assim durante expansão adiabática etapa temos mas da mesma maneira para compressão adiabática etapa deduzimos dessas relações que balanço do ciclo calor trabalho energia de acordo com primeira lei vverificamos igualmente que nem trabalho nem calor são funções de estado globalmente sistema absorveu calor forneceu trabalho ciclo de carnot um exemplo simples de uma máquina térmica quer dizer de um sistema capaz de transformar calor em trabalho um veículo automóvel um outro exemplo de máquina combustão da gasolina fornece calor que transformado em trabalho de deslocamento resultado do ciclo de carnot sugere que poderíamos recuperar em trabalho do calor fornecido entretanto mesmo que não houvesse nenhuma perda de calor por condução de energia mecânica por atrito isso não poderia acontecer porque calor qc devolvido pelo sistema no lugar frio da máquina na prática não pode ser reutilizado para operar máquina rendimento máximo de uma máquina de carnot conversão de trabalho em calor se percorrermos ciclo de carnot no sentido inverso sistema recebe energia mecânica fornece calor em troca principio da geladeira da bomba calor um gás comprimido temperatura do local fazendo isso ele libera calor gás transportado para fonte fria dentro da geladeira ou fora do prédio onde sua expansão acompanhada de uma absorção de calor verificação da segunda lei sendo uma função de estado temos sciclo por outro lado como cada etapa reversível verificamos que
Obra: Curso de termodinâmica/Relações fundamentais
Matéria: Física
relações fundamentais rel fundamentais gibbs helmhotz pressão interna cp cv van der waals pressão entalpia trab máximo relações fundamentais da termodinâmica exemplos de aplicações as leis da termodinâmica para um sistema fechado primeira lei limitando se um trabalho mecânico para um processo reversível segunda lei então para um processo reversível por outro lado por definição então para um processo reversível também por definição então para um processo reversível nota partir dessa equação reencontramos resultado dg para um processo reversível conduzido temperatura pressão constantes às vezes útil definir função de estado energia livre de helmholtz então para um processo reversível em resumo para qualquer transformação reversível partir de cada uma destes diferenciais totais exatas podemos expressar algumas derivadas parciais de escrever as seguintes relações chamadas as relações de maxwell partir do teorema de euler sobre as diferenciais totais exatas as relações fundamentais mostram que função central da termodinâmica em efeito se conhecemos completamente em relação podemos deduzir todas as outras funções do sistema nota sobre validade das relações fundamentais estas relações são válidas para qualquer processo reversível além disso se as funções de estado do sistema dependerem só de duas variáveis independentes relação será válida para qualquer processo mesmo irreversível um corpo puro ou uma mistura com composição constante um exemplo de um tal sistema conseqüência do fato que de expresso como soma de dois termos em ou dg expresso como soma de dois termos em são diferenciais totais exatas
Obra: Curso de termodinâmica/Variação da energia livre com a temperatura.Relação de Gibbs-Helmhotz
Matéria: Física
relações fundamentais rel fundamentais gibbs helmhotz pressão interna cp cv van der waals pressão entalpia trab máximo por meio da definição de em termos de variação da energia livre com temperatura pode também ser escrita em termo de entalpia se considerarmos função no lugar da função teremos as duas equações em cima conduzem como obtemos relação de gibbs helmholtz este resultado útil para expressar efeito da temperatura sobre de um processo uma reação química por exemplo em função de
Obra: Curso de termodinâmica/Variação isoterma da energia com o volume.Pressão interna
Matéria: Física
relações fundamentais rel fundamentais gibbs helmhotz pressão interna cp cv van der waals pressão entalpia trab máximo variação da energia durante uma variação isoterma de volume pressão interna do sistema um parâmetro muitas vezes necessário com exceção dos processos ligados aos gases perfeitos onde pressão interna nula esse parâmetro não mensurável as leis da termodinâmica fornecem para um processo reversível que diferencial total exata da função das duas variáveis podemos expressar entropia em relação essa função de estado tem uma diferencial total exata substituindo ds obtido da segunda equação na primeira ou ainda esse resultado deve ser comparado com diferencial total de expressa em relação como são neste caso as duas variáveis independentes dv dt podem assumir qualquer valores portanto requer se que que fica por meio das relações de maxwell esta expressão liga pressão interna de um sistema parâmetros mensuráveis durante um processo reversível
Obra: Curso de termodinâmica/Variação de entropia e de energia de um gás de Van der Waals
Matéria: Física
Nível: fundamental
relações fundamentais rel fundamentais gibbs helmhotz pressão interna cp cv van der waals pressão entalpia trab máximo relação fundamental demonstrada anteriormente permite calcular variação da entropia com mudança de volume durante um processo isotermo para um gás obedecendo equação de estado de van der waals temos que conduz diferencial exata total da entropia escreve se que temperatura constante pode ser simplificado integral escreve se para calcular variação de energia utilizamos variação isoterma de com volume determinada anteriormente para um gás de van der waals como demonstrado acima portanto assim
Obra: Curso de termodinâmica/Efeito da pressão sobre a entalpia
Matéria: Física
relações fundamentais rel fundamentais gibbs helmhotz pressão interna cp cv van der waals pressão entalpia trab máximo para calcular mudança de entalpia com pressão temperatura constante preciso determinar usamos para isso um método parecido com aquele utilizado para determinar pressão interna as relações fundamentais para um processo reversível dão como diferencial total exata da função por outro lado diferencial total exata de substituindo ds na expressão de dh temos comparando resultado com diferencial total de obtemos no fim ou ainda onde coeficiente de dilatação térmico
Obra: Curso de termodinâmica/Energia livre e trabalho máximo
Matéria: Física
relações fundamentais rel fundamentais gibbs helmhotz pressão interna cp cv van der waals pressão entalpia trab máximo energia livre de helmholtz trabalho isotermo máximo primeira lei da termodinâmica escreve se onde representa todas as formas de trabalho que pode exercer sistema por outro lado segunda lei escreve se essas equações dão ou ainda por meio da definição da energia livre de helmholtz obtemos temos então que simplificado temperatura constante ou trabalho exercido pelo experimentador então pelo sistema igual equação anterior se escreve também onde igualdade estrita verificada para um processo reversível por conseqüência representa trabalho máximo de qualquer natureza que podemos obter de um sistema temperatura constante energia livre de gibbs trabalho outro que trabalho de expansão se considerarmos todas as formas de trabalho primeira lei da termodinâmica escreve se por outro lado segunda lei escreve se dessas duas equações resulta como temos que pode ser escrito por meio da definição de obtemos ou ainda assim que simplificamos temperatura pressão constantes ou trabalho ganho pelo experimentador igual equação anterior pode ser escrita onde igualdade estrita verificada para um processo reversível por conseqüência representa trabalho não mecânico máximo que podemos obter de um sistema temperatura pressão constantes este resultado interessante quando examinamos trabalho elétrico que podemos obter de um sistema químico pilhas eletroquímicas
Obra: Curso de termodinâmica/Variação da energia livre com a temperatura e a pressão
Matéria: Física
Nível: médio
equilíbrio de fases de um corpo puro energia livre temperatura pressão pressão de vapor clapeyron diagrama de fases pelas definições de segundo as primeira segunda leis da termodinâmica aplicadas um processo reversível em conseqüência para qualquer processo reversível no equilibrio se considerarmos dg como diferencial total exata de temos que leva são propriedades extensivas quer dizer seu valor depende da quantidade de matéria considerada ao contrário não dependem do tamanho do sistema ou seja são propriedades intensivas por exemplo para um mol temos entropia que logaritmo de um número de estados volume são sempre positivos alem disso volume de uma quantidade de gás sempre muito maior que volume de líquido correspondente por outro lado entropia do gás maior que aquela do líquido podemos então representar as variações de para uma certa quantidade de qualquer corpo puro da seguinte maneira imagem tempconst gif imagem presconst gif temperatura constante um aumento da pressão conduz liquefação do gás porque pressão elevada energia livre de uma certa quantidade do corpo no estado gasoso maior que aquela da mesma quantidade do corpo no estado líquido ggás gliquido de maneira inversa pressão constante aquecimento de um líquido provoca sua vaporização ggás liquido temperatura pressão constantes na interseção das duas curvas energia livre de uma certa quantidade do corpo puro mesma em cada fase as duas fases estão em equilibrio sistema inclui as duas fases nas proporções que dependem das outras variáveis de estado para equilibrio de vaporização por exemplo podemos mudar proporção de líquido de gás variando volume total do sistema sem mudar nem temperatura nem pressão center energia livre do sistema como um todo mesma em cada caso mas energia livre da fase gasosa ggás ou da fase líquida gliquido varia com volume do sistema conforme ngás nliquido mudam as equações permitem também expressar efeito da pressão da temperatura sobre variação de energia livre que acompanha uma transformação assim onde designam dois estados do sistema duas fases por exemplo mudança de energia livre durante transição varia segundo se transição se acompanhar de um aumento de volume aumenta com transição será então favorecida por uma diminuição de pressão da mesma maneira variação de com temperatura pressão permite prever diagrama de fase dos corpos puros com efeito entropia de um corpo puro que um espelho de seu grau de organização segue ordem sgás slíquido sólido
Obra: Curso de termodinâmica/Pressão de vapor
Matéria: Física
Nível: médio
equilíbrio de fases de um corpo puro energia livre temperatura pressão pressão de vapor clapeyron diagrama de fases seja um corpo puro em fase condensada quer dizer não gasosa pressão de vapor pressão onde um corpo colocado sozinho uma temperatura constante está em equilibrio dinâmico com seu vapor ou seja quantidade de líquido que evapora mesma que se condensa em outras palavras pressão de vapor pressão de ebulição ou de sublimação do sólido na temperatura considerada se líquido colocado no vácuo pressão de vapor pressão de equilibrio do líquido temperatura de ebulição normal temperatura na qual pressão de vapor do líquido igual bar no diagrama de fase pressão de vapor do líquido representada em função da temperatura pela linha de equilibrio líquido gás da mesma maneira pressão de vapor do sólido representada em função da temperatura pela linha de equilibrio sólido gás num sistema com diversos constituintes por exemplo com um corpo puro líquido colocado no ar sob uma certa pressão total pressão de vapor de pressão parcial de em equilibrio com líquido na temperatura considerada podemos mostrar que pressão de vapor deste líquido varia com pressão total segundo expressão da mesma maneira pressão de vapor de um sólido varia com pressão total segundo