As transformações gasosas referem-se às mudanças que ocorrem no estado de um gás, seja em relação ao seu volume, pressão ou temperatura. Durante essas transformações, os gases podem trocar calor e realizar trabalho, e cada tipo de transformação tem suas características específicas. Vamos estudar os quatro tipos mais comuns de transformações gasosas: isotérmica, isobárica, isocórica e adiabática.

Transformação Isotérmica

Uma transformação isotérmica é aquela que ocorre à temperatura constante. Durante esse processo, a variação da temperatura do gás é zero, ou seja, \( \Delta T = 0 \). Isso implica que o calor recebido ou cedido pelo gás é totalmente convertido em trabalho, ou vice-versa, sem alteração na sua energia interna.

A equação que descreve o trabalho realizado durante uma transformação isotérmica para um gás ideal é dada por:

$$ W = n \cdot R \cdot T \cdot \ln \left( \frac{V_f}{V_i} \right) $$

• \( n \): número de mols do gás
• \( R \): constante universal dos gases (\( 8,31 \, \text{J/mol K} \))
• \( T \): temperatura constante
• \( V_f \) e \( V_i \): volumes final e inicial do gás

Transformação Isobárica

Uma transformação isobárica ocorre quando a pressão do gás é mantida constante. Durante esse processo, o volume do gás varia com a temperatura. Como a pressão é constante, a quantidade de trabalho realizado é dada por:

$$ W = P \cdot \Delta V $$

• \( P \): pressão constante do gás
• \( \Delta V \): variação do volume do gás (\( V_f – V_i \))

Transformação Isocórica

Uma transformação isocórica ocorre quando o volume do gás é mantido constante. Nesse processo, não há realização de trabalho, pois o volume não muda. Porém, o calor fornecido ao gás altera sua temperatura e, consequentemente, sua energia interna.

A equação do calor fornecido em um processo isocórico é dada por:

$$ Q = n \cdot C_V \cdot \Delta T $$

• \( C_V \): capacidade calorífica molar a volume constante
• \( \Delta T \): variação da temperatura

Transformação Adiabática

Uma transformação adiabática ocorre quando não há troca de calor entre o sistema e o ambiente (\( Q = 0 \)). Durante esse processo, toda a variação da energia interna é convertida em trabalho, ou vice-versa. Em um processo adiabático, a pressão e o volume do gás variam de acordo com a equação:

$$ P \cdot V^\gamma = \text{constante} $$

• \( P \): pressão do gás
• \( V \): volume do gás
• \( \gamma \): índice adiabático, que é a razão entre as capacidades caloríficas do gás (\( \gamma = \frac{C_P}{C_V} \))

Tabela-Resumo: Transformações Gasosas