primeira lei da termodinamica

Processo Adiabático com um Gás Ideal
Um processo em que não há troca de energia por calor entre o sistema e a vizinhança é chamado processo adiabático. Nesse caso, a energia associada ao trabalho do sistema sobre a vizinhança fica:
W = − ∆U
Se o sistema se expande adiabaticamente, a quantidade de energia associada ao trabalho do sistema sobre a vizinhança é positiva, a energia interna do sistema diminui e a sua temperatura também diminui.
Se o sistema se contrai adiabaticamente, a quantidade de energia associada ao trabalho do sistema sobre a vizinhança é negativa, a energia interna do sistema aumenta e sua temperatura também aumenta.
Para um processo isotérmico reversível de uma amostra de gás ideal vale a lei de Boyle-Mariotte, expressa matematicamente por:
PV = constante
Para um processo adiabático reversível de uma amostra de gás ideal vale a lei de Poisson, expressa matematicamente por:
PV γ = constante com: γ=

C M,P
C M,V

Não demonstraremos a expressão matemática da lei de Poisson. De qualquer modo, a partir dela e usando a equação de estado de Clapeyron, chegamos facilmente às seguintes expressões, válidas também para um processo adiabático reversível de uma amostra de gás ideal:
TV γ −1 = constante e T γ P1− γ = constante

Exemplo 1
Uma amostra de gás ideal se encontra a 10 atm num volume de 2 litros. Para esse gás ideal, γ = 1,3. Vamos calcular a nova pressão da amostra caso ela se expanda até um volume de 4 litros por dois processos diferentes: um processo isotérmico e um processo adiabático reversível.
Para o processo isotérmico, a expressão matemática da lei de Boyle-Mariotte fornece: P2 =

P1V1 ( 10 atm ) ( 2l )
=
= 5 atm
V2
4l

Grupo de Ensino de Física da Universidade Federal de Santa Maria

Para o processo adiabático reversível, a expressão matemática da lei de
Poisson fornece: γ V
P2 = P1  1
 V2


 2l 
 = 10 atm  
 4l 


1,3

≈ 4 atm

No plano PV, a adiabática cai mais rapidamente que a isoterma (Fig.54) porque o expoente γ é