Como podemos obter uma evolução adiabática na prática?
O tempo gasto para realizar uma evolução muito rápida é muito pequeno e neste tempo a quantidade de calor trocada pelo gás com o meio exterior é muito pequena, aproximando-se desta forma da evolução adiabática teórica onde a troca de calor é nula. Podemos concluir que quanto mais rápida for a evolução mais ela se aproxima da evolução adiabática.
O tempo gasto para realizar uma evolução muito rápida é muito pequeno e neste tempo a quantidade de calor trocada pelo gás com o meio exterior é muito pequena, aproximando-se desta forma da evolução adiabática teórica onde a troca de calor é nula. Podemos concluir que quanto mais rápida for a evolução mais ela se aproxima da evolução adiabática.
Passo 1
O enunciado pergunta como, na prática, conseguimos realizar uma transformação adiabática, isto é, uma evolução em que a troca de calor com o meio exterior seja nula
. Para entender isso, precisamos relacionar o tempo de duração do processo com o tempo característico de transferência de calor entre o gás e o ambiente.
Passo 2
A troca de calor entre o sistema (o gás) e o ambiente depende de um fluxo de calor
que ocorre através da parede do recipiente. Esse fluxo satisfaz algo como
onde
é o coeficiente de troca térmica e
a área de contato. Se a transformação é feita em um tempo muito curto
, o calor total transferido
fica pequeno justamente porque
é pequeno. Quando
é muito menor que o tempo de resposta térmica do sistema, temos
, aproximando-nos da condição adiabática ideal.
Passo 3
Portanto, na prática, basta executar a transformação de volume ou pressão do gás num intervalo de tempo muito pequeno em relação ao tempo de troca de calor com o ambiente. Nessa situação, o gás não consegue “trocar” calor de forma significativa e o processo se torna praticamente adiabático.
Resposta
Na prática, fazemos a evolução num tempo
muito curto frente ao tempo característico de troca de calor, de modo que
. Assim, quanto mais rápida for a transformação, mais ela se aproxima de uma evolução adiabática.