Compressão e expansão do fluido no cilindro por meio do movimento do pistão

2 aula - Termodinâmica

2.1 TRABALHO

Definição : sempre que uma força atua ao longo de uma distancia, há um trabalho realizado. A quantidade de trabalho pode ser escrita pela equação:

dW = F.dl (1)

F é a componente da força que atua na direção do deslocamento dl.

TRABALHO DE EXPANSÂO e COMPRESSÂO

Trabalho de Compresão e Expansão de um fluido num cilindro mediante a movimentação de um pistão

A força exercida pelo pistão sobre o fluido é dado po: produto da área do pistão pela pressão do fluido. O deslocamento do pistão é igual a variação de volume dividido pela área do pistão:

Portanto de (1) temos:

→ (2)

Integrando temos:

(3) - Expressão do trabalho realizado como resultado de uma compressão finita ou de um processo de expansão.

Este trabalho pode ser representado pela área hachurada da figura abaixo, onde um gás com volume V1 à pressão P1 é comprimido até a presssão P2 com volume V2.

A unidade SI de trabalho é newton-metro denominado joule (J).

2.2 ENERGIA

O conceito de energia está fundamentado na 2ª Lei de movimento de Newton e no trabalho:

Então da eq. (1) temos:

dW = F.dl

Mas : F=m.a logo:

dW = m.a.dl (4)

Onde m= massa e a = aceleração :

Podemos escrever a a celeração como:

(5) variação da velocidade com o tempo:

Portanto reescrevendo a equação (4) temos:

(5)

Más: (6)

Substituindo (6) em (5) temos:

(7)

A equação 7 pode ser integrada quando houver uma variação finita de velocidade de u1 até u2.

Então:

→ →

→ (8)

O termo foi chamado de energia cinética

Quando um corpo de massa m é levantado de uma altura inicial z1 para uma altura final z2, é necessario aplicar sobre ele uma força de pelo menos igual ao peso do corpo e esta força deve deslocar-se ao