Transformação adiabática é uma transformação termodinâmica em que não há troca de calor com o ambiente. Embora o gás não estabeleça trocas de energia térmica com o sistema externo, durante o processo a pressão, o volume, a temperatura e a energia interna do gás variam, não permanecendo nenhuma dessas grandezas constante.
Nesse processo, a energia interna é transformada em trabalho diretamente (). O trabalho é, então, realizado à custa da energia interna do sistema.
É o processo básico do ciclo Brayton, que explica o funcionamento da turbina a gás.
O aquecimento adiabático e os processos de arrefecimento ocorrem normalmente devido às alterações na pressão de um gás. Isto pode ser quantificado utilizando a lei dos gases ideais.
Adiabático tem origem no grego adiabatos, "impenetrável"; diz-se do sistema que está isolado de quaisquer trocas de calor ou de matéria com o meio externo.
Formalismo A equação matemática que descreve um processo adiabático de um gás é dada por:
onde é a pressão do gás, o volume e a razão entre os calores específicos molar a pressão constante () e a volume constante ().
Para um gás ideal monoatômico, , e para um gás ideal diatômico com suas moléculas girando. Quando o gás passa de um estado inicial para um estado final , podemos escrever a equação acima na forma:
Para escrever a equação de um processo adiabático em termos de e , usamos a pressão em relação a equação dos gases ideais, obtendo
Como e são constantes, podemos escrever esta equação na forma
Quando o gás passa de um estado inicial para um estado final , também podemos escrever a equação acima na forma
Trabalho A definição de uma transformação adiabática é que não há transferência de calor, . De acordo com a primeira lei da termodinâmica:
, com temos:
Onde:
é a variação de energia interna do sistema; é o trabalho realizado pelo sistema.
Qualquer trabalho feito tem de ser feito através da variação de energia interna , uma vez que o gás não recebe e nem cede calor do/para o meio externo.
Para um gás ideal monoatômico temos o trabalho definido como:
, uma vez que para um gás ideal monoatômico.
Para um gás ideal diatômico que tenha suas moléculas girando temos:
, uma vez que para um gás ideal diatômico com suas moléculas girando.
Ver também Calor específico Sistema adiabático (física) Transformação isocórica Transformação isobárica Transformação isotérmica
Bibliografia HALLIDAY, D., RESNICK,R., WALKER, J., Fundamentos de física. 8ª edição, vol. 2, editora LTC
Categoria:Termodinâmica