Física II-P1
INTRODUÇÃO
Fala, galera!! Fizemos aqui um resumão com o que mais tem caído nas P1s de Física II, abordando os
temas de entropia, reversibilidade, cinética dos gases e distribuição de Maxwell. Se as dúvidas
persistirem não deixe de mandar pra gente. Faremos tudo pra ajudar vocês a sanar suas dúvidas!! Bora
lá!
1 ENTROPIA
Define-se entropia como uma grandeza que mede a desordem (grau de irreversibilidade) de um sistema.
Com a entropia, procura-se mensurar a parcela de energia que não pode ser transformada em trabalho
em transformações termodinâmicas a dada temperatura.
A entropia é uma função de estado, ou seja, para a sua determinação só é necessária os valores
finais e iniciais da grandeza analisada, não importando se a transformação é reversível ou não.
A entropia de um sistema termicamente isolado nunca pode decrescer, ela não se altera quando
ocorrer processos reversíveis, mas aumenta em processos irreversíveis.
Para determinar a entropia temos:
Temos algumas variações desta fórmula, são essas para:
 Transferência de calor sensível:
 Transferência de Calor Latente:
 Processo Adiabático:
 Expansão Livre:
 Entropia em função de Temperatura e Volume:
 Entropia em função de Pressão e Temperatura:
 Entropia em função de Volume e Pressão:
Além disso, podemos calcular o trabalho em um ciclo a partir da sua entropia.
Como dU é função de estado,
Há também, a equação de Boltzmann para determinação de entropia por meio de aspectos
microscópicos. Temos:
Temos que o maior número de microestados será justamente quando as partículas estão igualmente
divididas em dois ambientes, e o menor número de microestados, quando estão todas as moléculas em
um mesmo ambiente.
#Fikadik: SEMPRE cai uma questão em que você resolve pensando que a entropia e a energia interna
são funções de estado e só dependem do estado inicial e final.
2 REVERSIBILIDADE
Processos Reversíveis
Um processo é considerado reversível, quando é possível um sistema após uma transformação
voltar ao estado inicial com a mesma quantidade de energia, sendo toda a energia podendo ser
reutilizada.
Na Termodinâmica, diz-se que um processo é reversível quando há uma transformação com
uma velocidade infinitesimalmente pequena, como uma expansão muito lenta de um gás ideal, ou uma
transferência de calor a partir de temperaturas infinitesimalmente diferentes.
Processo Reversível
Exemplos de processos reversíveis:
 Em recipiente com paredes adiabáticas, fundir o gelo e posteriormente voltar a congelalo.
 Estirar ou comprimir uma mola em uma pequena variação de comprimento;
 Ciclo de Carnot.
Em relação à entropia, temos:
Mas o que é universo?
Universo é um ambiente fechado no qual
o sistema está inserido. E não é o
universo cosmológico. Apesar de o
universo cosmológico estar em constante
expansão, as teorias atuais afirmam que
não há influência da entropia nesse
fenômeno.
Processos Irreversíveis
Um processo é considerado irreversível quando, sem trabalho externo, não é possível uma
transformação voltar ao seu estado inicial, tendo uma dissipação de energia (energia que não pode ser
reutilizada).
Na termodinâmica, temos um processo irreversível, aquele que acontece com troca rápida de
calor, como numa expansão livre de um gás, ou numa transferência de calor com diferenças
significativas de temperatura.
Exemplos de processos irreversíveis:




Expansão desenfreada de gases;
Cozinhar um ovo;
Envelhecer;
Fluxo de uma corrente elétrica em um condutor com resistividade.
Em relação à entropia, temos:
A entropia estará sempre aumentando.
OBS:



Podem existir transformações Isotérmicas e Adiabáticas irreversíveis.
Todas as transformações naturais são irreversíveis.
As únicas variáveis que se é possível calcular para um processo irreversível são as que são função
de estado (entropia e energia interna),sendo o trabalho entre outras medidas impossíveis de ser
calculadas nesses processos.
3 CINÉTICA DOS GASES
Nas provas, geralmente não se é cobrado um conhecimento muito avançado deste tema, todavia , há
uma grande incidência de questões (17% do total), principalmente de termos , como velocidade
quadrática média,velocidade mais provável, velocidade média, energia cinética média e energia interna.
A teoria cinética dos gases estuda as relações entre as velocidades das partículas microscópicas e seus
aspectos macroscópicos, como energia interna, cinética, entre outros.
As velocidades médias de um gás ideal são as mesmas nas três direções, a isso é dado o nome de
isotropia das velocidades.As colisões entre as moléculas e com a parede do recipiente são
completamente elásticas, e a energia cinética e interna , e o momento linear das moléculas são
conservados.
A energia cinética média pode ser calculada por:
Já a velocidade quadrática média é dada por:
Ex:
O número 3, desta
equação advém
da quantidade de
dimensões no
qual o gás se
encontra.
Lembrando que a velocidade média é menor quanto maior for a massa molar do gás, todavia as energias
cinéticas são iguais para todos os gases ideais.
Teorema da Equipartição da Energia
Este teorema, nos afirma que:
“ Em equilíbrio térmico a temperatura T, a energia média associada a cada termo quadrático na
expressão da energia total é igual a
por molécula.”
Exemplo:
Em um gás monoatômico, somente existe a energia cinética de translação, que é dada por:
Logo vemos que temos três termos quadráticos, e a sua energia interna é igual a
Temos que para um mol de moléculas,
Sabemos que a energia interna de um mol de gás pode ser calculado por:
Logo, a gente vai ter:
Podemos retirar duas relações do teorema de equipartição da energia, são elas:
Sendo q grau de liberdade ou número de termos quadráticos na energia total.
.
Sendo
4 DISTRIBUIÇÃO DE MAXWELL
Não é preciso decorar a equação da distribuição de Maxwell, se for cobrada, ela estará presente na
prova.Só é necessário saber o comportamento do gráfico e como determinar a velocidade mais provável
a partir dela.Temos:
Equação em 3 dimensões
A curva do gráfico se aproxima de gaussiana (deformada pelo fator
forma:
), e se comporta da seguinte
Quanto maior a velocidade mais provável (máximo da curva),maior a temperatura que está submetida um gás.
Para encontrar a velocidade mais provável, devemos encontrar máximo da curva.
Derivando F(v), temos:
Já a velocidade média é dada por:
Show! Agora é continuar exercitando ao máximo pra chegar “voando” na prova amanhã!! Boa prova,
galeraaaa!
Bons Estudos!!
Dúvidas?
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