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O conceito de gás é geralmente descrito como uma substância em que as partículas (átomos ou moléculas) estão em constante movimento e com uma grande distância entre si. Em um gás, as forças de atração entre as partículas são muito fracas, o que permite que ele se expanda para preencher qualquer recipiente. Isso faz com que os gases não tenham forma ou volume fixos, ao contrário de sólidos e líquidos.

Em termos científicos, gases são uma das formas fundamentais da matéria e podem ser descritos pelas leis dos gases, como a Lei de Boyle, a Lei de Charles, e a Lei de Avogadro, que descrevem como os gases se comportam em diferentes condições de pressão, temperatura e volume.

Essas definições podem ser encontradas em fontes de referência científica, como livros de física e química. Um exemplo comum de fonte para esses conceitos seria:

"Química: A Ciência Central" de Brown, LeMay, Bursten, e outros, uma obra amplamente utilizada no ensino de química.

Livros de Física de Gases, que abordam o comportamento das partículas e suas leis.

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Outros exemplos de misturas gasosas que encontramos no dia a dia são o gás de cozinha, que se trata, na verdade, de uma mistura dos gases propano (C₃H₈) e butano (C₄H₁₀); e os cilindros usados para respiração por alpinistas e mergulhadores, que são misturas gasosas de nitrogênio e oxigênio, como o ar, mas enriquecidos com oxigênio (a quantidade de oxigênio armazenada nos cilindros deve ser de 42% em volume).

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"A equação de Clapeyron é uma expressão matemática que relaciona grandezas como pressão (P), volume (V), temperatura (T) e o número de partículas (n) que compõem um gás perfeito ou ideal. Essa equação recebe o nome do físico francês Paul Émile Clapeyron e pode ser compreendida como uma generalização das leis empíricas dos gases perfeitos de Gay-Lussac, Charles e Boyle. Ela foi fundamental para o estudo dos gases ideais e possibilitou a evolução das máquinas térmicas, tornando-as cada vez mais eficientes ao longo das últimas décadas."

Veja mais sobre "A Equação de Clapeyron" em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-equacao-clapeyron.htm

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O que é uma Transformação Isotérmica?

Uma transformação isotérmica é quando a temperatura de um gás não muda durante o processo. Ou seja, o gás pode se expandir ou se comprimir, mas sua temperatura permanece sempre a mesma.

Como funciona?

O gás pode estar se expandindo (ocupando mais espaço) ou se comprimindo (ocupando menos espaço), mas a temperatura não altera.

Como a temperatura não muda, o gás não ganha ou perde energia interna. Toda a troca de energia acontece na forma de trabalho ou calor.

Fórmula (Simplificada):

A fórmula que usamos para calcular o trabalho feito por um gás ideal durante uma transformação isotérmica é:

W=nRTln⁡(VfVi)W = nRT \ln \left(\frac{V_f}{V_i}\right)W=nRTln(Vi​Vf​​)

WWW é o trabalho realizado pelo gás.

nnn é a quantidade de gás (em mols).

RRR é uma constante que usamos para cálculos com gases.

TTT é a temperatura constante.

VfV_fVf​ é o volume final (quando o gás termina de expandir ou contrair).

ViV_iVi​ é o volume inicial (quando o gás começa o processo).

Basicamente, essa fórmula ajuda a calcular o trabalho feito pelo gás quando ele muda de volume, mas sem mudar de temperatura.

Exemplos do Mundo Real:

1. Em motores: Algumas máquinas térmicas, como as de carros, fazem transformações isotérmicas, onde a temperatura do gás no motor se mantém constante enquanto ele se move e faz trabalho.

2. Refrigeração: Nos aparelhos de ar-condicionado ou geladeiras, o gás circula e sofre transformações isotérmicas para absorver ou liberar calor, mantendo a temperatura interna estável.

Ou seja, a transformação isotérmica é basicamente quando você muda o volume de um gás, mas mantém sua temperatura constante. Isso acontece com frequência em processos de máquinas e sistemas que trabalham com gases.

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O que é uma Transformação Isobárica?

Uma transformação isobárica é quando a pressão do gás permanece constante durante todo o processo. Ou seja, enquanto o volume e a temperatura do gás podem mudar, a pressão não varia.

Como funciona?

Durante uma transformação isobárica, o gás pode se expandir (aumentar de volume) ou se contrair (diminuir de volume), mas a pressão se mantém a mesma.

Se o volume aumenta, o gás vai precisar de mais calor para que a temperatura não mude, e se o volume diminui, o gás libera calor.

Fórmula:

A fórmula para o trabalho realizado em uma transformação isobárica (em que a pressão não muda) é:

W=p⋅(Vf−Vi)W = p \cdot (V_f - V_i)W=p⋅(Vf​−Vi​)

Onde:

WWW é o trabalho realizado pelo gás.

ppp é a pressão constante.

VfV_fVf​ é o volume final.

ViV_iVi​ é o volume inicial.

Esse trabalho é simplesmente a diferença entre o volume final e o volume inicial multiplicada pela pressão constante.

Exemplos de Transformação Isobárica:

1. Em uma panela de pressão: Quando você aquece a água na panela de pressão, o volume do vapor de água aumenta e a pressão dentro da panela é mantida constante, porque a válvula controla a pressão.

2. Em motores de automóveis: Nos motores de combustão interna, a combustão do combustível ocorre a pressão quase constante (isobárica) dentro do cilindro, com o aumento de volume do gás gerado pela queima, o que empurra o pistão para baixo.

Resumo:

A transformação isobárica é quando o gás se expande ou se comprime, mas a pressão não muda. O trabalho realizado durante esse processo pode ser calculado pela diferença de volume multiplicada pela pressão.

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O que é uma Transformação Isovolumétrica?

Uma transformação isovolumétrica é quando o volume do gás não muda durante o processo. Ou seja, o gás está preso em um espaço fixo, e não há variação no volume.

Como funciona?

Como o volume do gás não pode mudar, o trabalho não é realizado (porque o trabalho está relacionado à mudança de volume).

A pressão e a temperatura podem variar, mas o volume permanece constante.

A troca de energia ocorre na forma de calor, porque o gás pode aquecer ou esfriar sem mudar de volume.

Fórmula:

Em uma transformação isovolumétrica, a fórmula para a variação de energia interna (ΔU\Delta UΔU) é dada por:

ΔU=nCVΔT\Delta U = n C_V \Delta TΔU=nCV​ΔT

Onde:

ΔU\Delta UΔU é a variação da energia interna do gás.

nnn é a quantidade de gás (em mols).

CVC_VCV​ é a capacidade calorífica molar a volume constante.

ΔT\Delta TΔT é a variação de temperatura (em Kelvin).

Como o volume não muda, o trabalho WWW realizado é zero.

Exemplos de Transformação Isovolumétrica:

1. Em uma lata de spray: Quando você aperta uma lata de spray, o gás dentro dela não muda de volume, mas pode aquecer ou esfriar à medida que o gás é liberado. A pressão pode mudar, mas o volume da lata permanece o mesmo.

2. Em um cilindro fechado: Se você aquece um gás em um cilindro fechado (onde o volume não pode ser alterado), o gás vai aumentar sua pressão devido ao aumento da temperatura, mas o volume do gás permanece constante.

Resumo:

A transformação isovolumétrica é quando o volume não muda. O gás pode ganhar ou perder calor, o que altera a temperatura e a pressão, mas não realiza trabalho porque não há mudança no volume.

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Conceito de gases: https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/gases-.htm#:~:text=Gases%20s%C3%A3o%20subst%C3%A2ncias%20que%20est%C3%A3o,pouco%20umas%20com%20as%20outras.

Exemplos de misturas gasosas: https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/mistura-gases.htm#:~:text=Outros%20exemplos%20de%20misturas%20gasosas,como%20o%20ar%2C%20mas%20enriquecidos

Equação de Clayperon: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-equacao-clapeyron.htm#:~:text=A%20equa%C3%A7%C3%A3o%20de%20Clapeyron%20%C3%A9,um%20g%C3%A1s%20perfeito%20ou%20ideal.

Transformação Isotérmica:
https://www.todamateria.com.br/transformacoes-gasosas/#:~:text=Transforma%C3%A7%C3%A3o%20Isot%C3%A9rmica,-Na%20transforma%C3%A7%C3%A3o%20isot%C3%A9rmica&text=Este%20tipo%20de%20transforma%C3%A7%C3%A3o%20foi,inversamente%20proporcional%20ao%20seu%20volume.%E2%80%9D

Transformação isobárica: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/transformacao-isobarica.htm

Transformação isovolumétrica: https://aprovatotal.com.br/primeira-lei-da-termodinamica/#:~:text=Em%20uma%20transforma%C3%A7%C3%A3o%20isovolum%C3%A9trica%20(tamb%C3%A9m,realizado%20(%CF%84%20%3D%200).