Termodinâmica

Para compreendera Termodinâmica faz-se necessário entender a teoria dos Gases. Clique aqui para ver nosso resumo sobre tal assunto.
Dica de Vestibular: Termodinâmica é um assunto muito incidente em 2ª fase, quando aparece na prova de 1ª fase geralmente é uma questão abordando conceitos teóricos.

1.  O que é termodinâmica?

termo = calor
dinâmica = estudo da causa do movimento
Traduzindo o conceito acima, tem-se que termodinâmica é o estudo das causas do movimento que possuem origem nas expansões gasosas ocasionadas pelo recebimento de calor.

2. Energia Interna (U)

É a energia associada à vibração dos átomos ou moléculas. Sendo assim, tem-se que a energia interna é uma grandeza diretamente proporcional à temperatura do corpo.
O cálculo da energia interna é feito em função do tipo de átomo que forma o gás em questão:

  • Gás MONOATÔMICO (exemplo: hélio e demais gases nobres)

U=\frac{3}{2}\cdot n\cdot R\cdot T

  • Gás DIATÔMICO (exemplo: gás oxigênio, gás hidrogênio e demais gases que são formados por dois átomos)

U=\frac{5}{2}\cdot n\cdot R\cdot T

  • Gás POLIATÔMICO (exemplo: vapor de água, gás oxônio e demais gases que são formados por três ou mais átomos)

U=3\cdot n\cdot R\cdot T

3. Trabalho de um gás (W)

O conceito de trabalho vem da mecânica, a qual mostra que trabalho é a capacidade de transferir energia de um corpo para outro.
O gás realiza trabalho quando ele faz uma expansão isobárica (trabalho positivo), já o gás recebe trabalho quando algum meio externo faz o gás sofrer uma compressão isobárica (trabalho negativo)
O trabalho na termodinâmica é calculado através da seguinte equação:
W=P\cdot \Delta V
Onde:
P = pressão do gás (no SI, em Pa, pascal)
ΔV = variação do volume (no SI, em m3)

4. Leis da Termodinâmica

1ª Lei:

A primeira lei da termodinâmica fala sobre a conservação de energia térmica: a quantidade de calor (Q) quando fornecida à um gás se converterá em realização de trabalho (W) por esse gás e em aumento das vibrações moleculares (U) do próprio gás.
A equação da 1ª lei da termodinâmica é apresentada a seguir:
Q=W+U
No SI, todas as grandezas dessa equação terão J (joule) como unidade de medida.
Observação: o trabalho (W) e a energia interna (U) foram vistos no início desse post, caso necessite relembrar quantidade de calor (Q), clique aqui e acesse nosso resumo de calorimetria.

2ª Lei:

  • Enunciado de Kelvin-Plank:

Em um ciclo reversível, é impossível converter todo calor em trabalho.

  • Enunciado de Clausis:

Em um ciclo, é impossível construir uma máquina que obtenha energia a partir de um corpo frio para um com temperatura maior.

5. Exercício de Aplicação

(Fuvest 2015 – Questão 64 – Versão V) Certa quantidade de gás sofre três transformações sucessivas, A→B, B→C e C→A, conforme o diagrama p x V apresentado na figura abaixo.

Questão da Fuvest 2015
Questão da Fuvest 2015

A respeito dessas transformações, afirmou-se o seguinte:
I. O trabalho total realizado no ciclo ABCA é nulo.
II. A energia interna do gás no estado C é maior que no estado A.
III. Durante a transformação A→B, o gás recebe calor e realiza trabalho.
Está correto apenas o que se afirma em

Note e Adote:
O gás deve ser tratado como ideal;
A transformação B → C é isotérmica.

A) I.
B) II.
C) III.
D) I e II.
E) II e III.
Para saber a resposta dessa questão, clique aqui e acesse o gabarito oficial disponibilizado pela Fuvest (procure a resposta da questão 64 da versão V).
O que achou do Resumo Teórico – Termodinâmica? Conte pra gente nos comentários e compartilhe com os amigos!
Para mais resumos teóricos e conteúdos de vestibular, continue acompanhando o Blog do Kuadro!

Resumo Teórico – Conceitos básicos de Ondulatória

Neste resumo, veremos conceitos básicos de Ondulatória, assunto importantíssimo para muitos vestibulares!
Nos últimos anos, sempre há pelo menos uma questão de ondulatória nas provas de 1ª fase da Unesp, da Unicamp e da Fuvest e pelo menos duas questões no ENEM.

1. Definições:

Pulso: Perturbação física que se propaga transportando energia sem transportar matéria.

Definição de Pulso

Onda: É uma sucessão ininterrupta de pulsos.

Definição de Onda

2. Partes de uma onda:

Crista: Ponto mais elevado de uma onda.
Vale: Ponto mais baixo de uma onda.
Eixo: Reta horizontal que atravessa a onda passando pelo meio.

Partes de uma onda

3. Grandezas ondulatórias:

  • Amplitude (A): Distância vertical entre a crista e o eixo ou entre o vale e o eixo.
Amplitude de uma onda
  • Comprimento de onda (λ): Distância horizontal de qualquer parte da onda até onde inicia-se a sua repetição, ou seja, tamanho horizontal de um ciclo completo.
Comprimento de onda
  • Fase ou defasagem (ϕ):  Alteração angular na equação de formação da onda, ou seja, a onda sofre um deslocamento na horizontal sem alterar o comprimento de onda.
Fase ou defasagem (as ondas acima possuem o mesmo comprimento de onda, mas fases diferentes)
  • Período (T):  Tempo de ocorrência de um ciclo ou tempo para a onda percorrer um comprimento de onda.
  • Frequência (f):  Número de ciclos completos em um tempo fixo.
Definição de frequência

Observações:
I) A unidade de frequência é sempre a unidade de tempo elevado a (-1), portanto não existe uma unidade fixa de frequência.
II) Se o período (T) for dado em segundos, então a unidade de frequência é r.p.s. (rotações por segundo) que é mais conhecido como Hz (hertz).
III) Na mecânica, quando se estuda movimento circular, é muito comum aparecer a unidade de frequência como sendo r.p.m. (rotações por minuto).

  • Relação entre Frequência (f) e Período (T):

A equação a seguir mostra a relação existente entre frequência e período:
f=\frac{1}{T}

4. Equação fundamental da ondulatória:

A Equação Fundamental da Ondulatória aborda o cálculo do valor da velocidade de translação de uma onda. Ela é deduzida a partir da definição de velocidade vista em cinemática (v = ∆S/∆t) quando restrita a apenas um ciclo de onda, de modo que a equação é dada por:
v=\frac{\lambda }{T}
Se trocarmos o período pela frequência, tem-se o formato mais famoso de tal equação:
v=\lambda \cdot f

5. Classificações:

a) Quanto à direção de propagação:

  • Transversal: a onda originou-se através de uma pertubação que ocorreu na direção perpendicular ao eixo.
Onda Transversal
  • Longitudinal: a onda originou-se através de uma pertubação que ocorreu na direção paralela ao eixo.
Onda Longitudinal

b) Quanto à natureza:

  • Mecânica: a onda necessita de um meio material para se propagar. Exemplos: ondas sonoras, ondas em uma corda de instrumento musical.
  • Eletromagnética: a onda NÃO necessita de um meio material para se propagar.
Espectro de ondas eletromagnéticas – Fonte: depositphotos

c) Quanto à dimensão:

  • Unidimensional: a onda necessita de uma só dimensão espacial para se propagar.

    Onda Unidimensional
  • Bidimensional: a onda necessita de duas dimensões espaciais para se propagar.
Onda bidimensional – Fonte: depositphotos
Representação de uma onda bidimensional em um plano
  • Tridimensional: a onda necessita das três dimensões espacias para se propagar.
Onda Tridimensional – Fonte: cena do filme “X-Men: Primeira Classe” (Marvel)

d) Observações importantes:

I) Os diversos tipos de classificações não são excludentes, ou seja, uma onda possui uma classificação quanto à direção de propagação que possui, mas isso não impede dela ter uma classificação quanto a natureza ou quanto a dimensão.
II) Devido à sua importância, é bom ter ciência de que a onda sonora é classificada como onda longitudinal, mecânica e tridimensional.

6. Exercício de aplicação de conceitos básicos de Ondulatória

(UNESP 2016 – Questão 82) Uma corda elástica está inicialmente esticada e em repouso, com uma de suas extremidades fixa em uma parede e a outra presa a um oscilador capaz de gerar ondas transversais nessa corda. A figura representa o perfil de um trecho da corda em determinado instante posterior ao acionamento do oscilador e um ponto P que descreve um movimento harmônico vertical, indo desde um ponto mais baixo (vale da onda) até um mais alto (crista da onda).

Unesp 2016

Sabendo que as ondas se propagam nessa corda com velocidade constante de 10 m/s e que a frequência do oscilador também é constante, a velocidade escalar média do ponto P, em m/s, quando ele vai de um vale até uma crista da onda no menor intervalo de tempo possível é igual a
A) 4
B) 8
C) 6
D) 10
E) 12
Para saber a resposta, acesse o Gabarito Oficial da Vunesp
O que achou deste Resumo Teórico de Conceitos Básicos de Ondulatória? Deixe seu comentário e continue acompanhando o Blog do Kuadro!

LOGO-KUADRO-branco

PDF – MÉTODO KUADRO DE APROVAÇÃO

Preencha o formulário e receba o seu PDF