A transformação isobárica corresponde às mudanças que ocorrem nos gases à pressão constante.
Na mudança de estado de uma massa de gás quando a pressão não se altera, o volume e a temperatura do gás variam.
A lei que rege esta transformação é a Lei de Charles e Gay-Lussac. Os cientistas Jacques Alexandre Charles e Joseph Louis Gay-Lussac através de seus experimentos chegaram a conclusão que:
“Se a pressão de uma massa de gás é constante, então a razão entre volume e temperatura também são constantes.”
O prefixo iso indica que a grandeza é constante. Neste caso, a pressão é mantida constante ao realizar uma transformação.
Isto significa que se um gás passa por sucessivas mudanças à pressão constante, o quociente entre volume e temperatura é o mesmo.
Matematicamente, em qualquer estado, a transformação isobárica é expressa através da fórmula:
Onde,
V: volume ocupado pelo gás; T: temperatura absoluta do gás; K: constante de pressão, que relaciona massa, pressão e natureza do gás.
Outra forma de interpretarmos a relação entre as grandezas da Lei de Charles e Gay-Lussac é dizer que uma massa de gás submetida a uma transformação à pressão constante tem a variação de volume diretamente proporcional à variação de temperatura.
Portanto, a variação ocorre uniformemente: se dobrarmos uma grandeza, a outra aumenta na mesma proporção. Da mesma forma, se reduzirmos pela metade, a outra igualmente diminui.
Em uma expansão isobárica ocorre o aumento do volume do gás, já na compressão isobárica há a diminuição do volume do gás.
Relacionando as grandezas volume e temperatura, o gráfico é apresentado como um segmento de reta.
Transformação isobárica: gráfico volume x temperaturaSe utilizarmos o diagrama para comparar três pressões diferentes de um mesmo gás, onde pa > pb > pc , a constante na relação é inversamente proporção à pressão e, por isso, ka < kb < kc. Portanto, a maior pressão apresenta a menor constante.
Através do gráfico com as grandezas volume e pressão é possível calcular o trabalho na transformação isobárica.
Transformação isobárica: gráfico pressão x volumeA área da figura corresponde ao trabalho, que pode ser calculada por:
Onde,
W: trabalho; p: pressão constante;: variação de volume.
Saiba mais sobre as Transformações Gasosas.
Em uma transformação isobárica um gás que preenche um recipiente de 3,0 l e está inicialmente com uma temperatura de 450 K. O estado final do gás indica que sua temperatura diminuiu para 300 K. Qual o volume do gás ao término da transformação?
a) 1,0 l b) 2,0 l c) 3,0 l d) 4,0 l
Ver RespostaAlternativa correta: b) 2,0 l.
Os dados do gás antes de ocorrer a transformação isobárica são: volume de 3,0 l e temperatura de 450 K.
Após a transformação à pressão constante, constatou-se a diminuição da temperatura para 300 K.
Para calcular o volume final do gás, podemos relacionar as grandezas com a Lei de Charles e Gay-Lussac da seguinte forma:
Portanto, o volume do gás no novo estado é de 2,0 l.
Um gás sofreu uma transformação à pressão constante e, como resultado, seu volume aumentou 80%. Sabendo que no estado inicial a massa de gás estava nas CNTP (condições normais de temperatura e pressão), determine a temperatura do gás, em graus Celsius, após este processo.
Dados:
a) 198,6 ºC b) 186,4 ºC c) 228,6 ºC d) 218,4 ºC
Ver RespostaResposta correta: d) 218,4 ºC
As grandezas envolvidas na transformação isobárica podem ser relacionadas com a Lei de Charles e Gay-Lussac. Substituindo os dados do enunciando, temos:
Acima, calculamos a temperatura em Kelvin, mas a questão pede que a resposta seja dada em graus Celsius.
Sabendo que T(ºC) = K - 273, calculamos a temperatura em graus Celsius.
Portanto, ao expandir o volume em 80% o gás passou a apresentar temperatura de .
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ÇENGEL, Y.A.; BOLES, M. A. Termodinâmica. 7 ed. Porto Alegre : AMGH, 2013.
HELOU; GUALTER; NEWTON. Tópicos de Física, vol. 2. São Paulo: Editora Saraiva, 2007.
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