Trabalho numa solução gasosa

Trabalho numa transformação gasosa

Certa massa de um gás perfeito está no interior de um cilindro cujo êmbolo se movimenta livremente sem atrito e sobre o qual é mantido um peso, de modo que a pressão sobre ele se mantenha constante. Ao colocar esse sistema em presença de uma fonte térmica, o gás recebendo calor, desloca lentamente o êmbolo para cima de uma distância h. Ao fim desse deslocamento, retira-se a fonte.

Fig. 1– Trabalho em uma transformação gasosa a pressão constante

No processo, o gás agiu sobre o êmbolo com uma força F produzindo o deslocamento de módulo h, na direção da ação da força. Houve, portanto, a realização de um trabalho dado por: (2)

Sendo S a área do êmbolo sobre o qual a força age, a fórmula anterior não se modifica, se escrevermos (3)

Como F/S é a pressão exercida pelo gás, que neste caso se mantém constante e h S é a variação de volume sofrida pelo gás na transformação. Assim:
(4)
A equação (4) é válida apenas para transformações isobáricas, ou seja, a pressão constante. O trabalho realizado no processo isobárico tem o sinal da variação do volumevisto que p é uma grandeza sempre positiva.
Na expansão isobárica, isto é, quando o volume aumenta, temos:

(5)

Neste caso, dizemos que o gás realizou trabalho, o que representa uma perda de energia para o ambiente.
Se o gás sofrer uma compressão isobárica, isto é, se o volume diminuir, teremos

0W 0 (6)

Portanto o ambiente é que realizou trabalho sobre o gás, o que representa para o gás um ganho de energia do ambiente.
Podemos representar esta transformação em um sistema de eixos cartesianos, em que se representa em ordenadas a pressão