Sistemas
Pneumáticos e
Hidráulicos
Transformação isotérmica
Na transformação isotérmica, as duas variáveis que
sofrem alterações são o volume e a pressão, fazendo assim com que a temperatura se mantenha constante, dando o nome a esta transformação (iso – igual, termos – calor).
Neste tipo de transformação, é aplicada a Lei de
Boyle-Mariotte, na qual são aplicadas as propriedades de que a pressão que o gás exerce é inversamente proporcional ao volume ocupado por este mesmo gás. Esta lei está diretamente ligada à grande compressibilidade presente nos gases, sendo esta uma característica das propriedades gasosas.
Exercício 1:
Certa massa de gás hidrogênio (H2) ocupa um volume de 0,760 L, sob pressão de 125 mmHg, em uma dada temperatura. Qual o volume ocupado pela mesma massa de H2, na mesma temperatura, sob pressão de 0,100 atm? Alternativa “a”.
* Primeiro precisamos passar todas as unidades de pressão para atm:
1 atm ---- 760 mm Hg x--- 125 mm Hg x = 0,164 atm P1 . V1 = P2 . V2 0,164 . 0,760 = 0,100 . V2 0,100 . V2= 0,125 V2= 0,125/0,100 V2= 1,25 L
Transformação isobárica
Na transformação isobárica, diferentemente
da transformação isotérmica, as variáveis que são alteradas são a temperatura e o volume, fazendo com que a pressão se mantenha constante durante a transformação isobárica.
A denominação desta transformação vem
desta pressão constante, uma vez que iso tem o significado de igual e baros de pressão, sendo assim a transformação isobárica a transformação de igual pressão.
Vinicial = Vfinal Tinicial Tfinal
Exercício 2:
A 300 K, um gás ideal ocupa 500 cm³.
Que volume ocupará a 200 K, sendo a transformação isobárica? Sabe-se que: T1 = 27º C = 300 K T2 = -73 ºC = 200 K V1 = 500 cm3 V2 = ?
Da transformação isobárica temos que:
, assim:
Podemos concluir que, para a transformação isobárica, o volume e a temperatura são diretamente proporcionais.
Transformação isométrica
Diferentemente das duas outras
transformações, na transformação isométrica, a variável que não sofre alteração é o volume, que se mantêm constante enquanto a pressão e a temperatura sofrem variações.
Neste tipo de transformação é aplicada a
lei de Charles, na qual o gás exerce uma pressão diretamente proporcional a sua temperatura, o que faz com que apenas o volume se mantenha constante.
Exercício 3:
Um recipiente indeformável,
hermeticamente fechado, contém 10 litros de um gás perfeito a 30 ºC, suportando a pressão de 2 atmosferas. A temperatura do gás é aumentada até atingir 60º C. Calcule a pressão final do gás.
Considerando-se que o volume do gás é constante, temos que a transformação é isocórica.
Assim,
Substituindo os valores fornecidos pelo problema na equação da transformação isocórica, temos:
Exercício 4:
15 litros de uma determinada massa gasosa encontram-se a uma pressão de 8,0 atm e à temperatura de 30º C. Ao sofrer uma
expansão isotérmica, seu volume passa a 20 litros. Qual será a nova pressão do gás?
Do enunciado temos: V1 = 15 litros V2 = 20 litros P1 = 8,0 atm P2 = ? T = 30º C = 303 K (TEMPERATURA CONSTANTE)
Exercício 5
Certa quantidade de um gás ocupa um volume de 120 L em pressão de 700 mmHg e temperatura de 20 ºC. Qual será a pressão quando o volume for apenas de 30 L, mantendo-se a temperatura constante?
a) 2800 mmHg. b) 3200 mmHg. c) 1400 mmHg. d) 1800 mmHg. e) 2000 mmHg. Alternativa “a”. P1 . V1 = P2 . V2 P2= P1 . V1 V2 P2= 700 . 120 30 P2= 2800 mmHg
Exercício 6
Um gás no estado 1 apresenta volume de
14 L, pressão de 5 atm e temperatura de 300 K. Qual será o volume do gás em um estado 2 se a temperatura for dobrada à pressão constante? a) 0,14 L. b) 7 L. c) 28 L. d) 32 L. e) 2520000 L. Alternativa “c”. V1= V2 T1 T2 14 L_= __V2__ 300 K 600K 300 . V2 = 14 . 600 V2= 8400/300 V2 = 28 L
Exercício 7
Um gás no estado 1 apresenta volume de 14 L, pressão de 5 atm e temperatura de 300 K. Qual será a pressão do gás em um estado II se o volume permanecer igual a 14 L, mas a temperatura passar para 273 K?
a) 4,55 atm b) 5,49 atm c) 0,25 atm d) 6,75 atm e) 9,23 atm Alternativa “a”. Pinicial = Pfinal Tinicial Tfinal
Pfinal = Pinicial . Tfinal Tinicial
Pfinal = 5 atm . 273 K 300 K Pfinal = 4,55 atm
Exercício 8:
Em uma pressão constante, um gás é
aquecido até que seu volume inicial de 150 L dobre. Se a temperatura inicial do gás era de 20ºC, qual deve ser a temperatura final na escala kelvin? a) 40. b) 586. c) 233. d) 313. e) 273,025.
OBS.: como a temperatura inicial é de 20OC deevemos somá-la com 273 para
converte-la em Kelvim, o que irá resultar em 293 Vinicial = Vfinal Tinicial Tfinal 150_ = 300 293 Tfinal 150 . Tfinal= 293 . 300 Tfinal= 87900 150 Tfinal= 586 K
