Seção 15
Termodinâmica
A temperatura absoluta em kelvin obtém-se somando 273,15 à temperatura em Celsius.
Inversa
Relação linear entre as escalas Celsius e Fahrenheit.
A variação de comprimento é proporcional ao comprimento inicial e à variação de temperatura.
A variação de área é aproximadamente o dobro do coeficiente linear vezes a área inicial e ΔT.
- sólido isotrópico e variações de temperatura moderadas.
Para sólidos isotrópicos
A variação de volume é proporcional ao volume inicial e à variação de temperatura.
Calor necessário para alterar a temperatura de uma substância, sem mudança de fase.
e
Quociente entre o calor transferido e a variação de temperatura.
aplica-se durante uma mudança de fase a temperatura aproximadamente constante.
Em um sistema termicamente isolado
Num calorímetro isolado, a soma dos calores trocados é nula.
Também
O produto PV é proporcional à quantidade de gás e à temperatura absoluta.
Para quantidade fixa de gás ideal
Para uma quantidade fixa de gás, PV/T conserva-se entre dois estados.
A energia cinética média de translação de uma molécula é proporcional à temperatura absoluta.
- gás ideal monoatômico.
Equivalentemente
A rapidez quadrática média das moléculas é proporcional à raiz de T.
Variação
A energia interna de um gás ideal monoatómico é (3/2)nRT.
Para pressão constante
O trabalho termodinâmico é a integral de P dV; a pressão constante, PΔV.
Convenção: quando o gás realiza trabalho sobre o entorno.
A variação de energia interna é o calor absorvido menos o trabalho realizado pelo sistema.
Convenção: entra no sistema e é o trabalho realizado pelo sistema.
Trabalho
Para gás ideal
Num processo isotérmico de gás ideal, PV é constante, ΔU=0 e Q=W.
Também
con
Num processo adiabático de gás ideal, PV^γ é constante, com γ=C_P/C_V.
A eficiência de uma máquina térmica é o trabalho líquido dividido pelo calor absorvido da fonte quente.
A eficiência de Carnot depende apenas do quociente das temperaturas absolutas dos focos.
- temperaturas absolutas em kelvin.
O fluxo de calor por condução é proporcional à área e ao gradiente de temperatura.
Potência líquida em relação ao entorno
A potência radiada é proporcional à quarta potência da temperatura absoluta.