h) O que é um processo adiabático? Nestes processos, é possível ocorrer variação de temperatura? Explique.
Passo 1
O enunciado pergunta o que é um processo adiabático e se nesses processos pode ocorrer variação de temperatura. O conteúdo envolve termodinâmica, em particular a primeira lei e a relação entre energia interna e temperatura.
Passo 2
Definimos um processo adiabático como aquele em que não há troca de calor entre o sistema e o ambiente. Em outras palavras, durante o processo vale
onde
é o calor trocado.
Passo 3
Aplicando a primeira lei da termodinâmica, temos
onde
é a variação da energia interna e
é o trabalho realizado pelo sistema. Como
, resulta
Passo 4
Para um gás ideal, a energia interna depende apenas da temperatura, tipicamente
onde
é o número de mols,
o calor específico a volume constante e
a temperatura. Logo, se
, então
também varia.
Resposta
Um processo adiabático é aquele sem transferência de calor (
). Nesse caso a energia interna muda exclusivamente pelo trabalho, e como para um gás ideal
depende de
, ocorre sim variação de temperatura: ao expandir o gás faz trabalho sobre o ambiente e
cai; ao comprimir o gás recebe trabalho e
sobe.