Trabalho Termodinâmico

É possível transformar a energia cinética das partículas em trabalho?

Quando estudamos sobre sólidos, líquidos e gases, percebemos que a temperatura está bem associada à energia cinéticas das suas partículas, ou seja, átomos e moléculas, sendo que se aumentarmos a temperatura significa que a energia cinética irá aumentar. Sabemos que não é possível acompanhar a movimentação de cada partícula, sendo assim trabalhamos com grandezas macroscópicas que são fáceis de medir. São elas, a temperatura, o volume e a pressão.

Ao fazermos uma análise mais profunda podemos verificar que a realização de trabalho mecânico está associada a uma força e um deslocamento, como por exemplo, o pistão do motor de um automóvel. Por outro lado quando estamos tratando de um processo termodinâmico, vemos que o volume pode aumentar causando um deslocamento.

Podemos citar como exemplo de um processo termodinâmico onde ocorre a realização de trabalho o funcionamento dos motores de carros. Quando ocorre a mistura de gases, combustível + comburente, dentro do cilindro, essa mistura se expande devido ao aquecimento da explosão fazendo com que o cilindro se movimente. Assim podemos dizer que esse processo é a base de funcionamento da maioria das máquinas que usam calor para realizar trabalho.

O cilindro fechado em uma extremidade é o tipo de recipiente mais simples que é utilizado, pois contém um gás em seu interior e um êmbolo que além de impedir a saída do gás e pode se deslocar ao longo do cilindro, variando o volume interno. Veja a figura abaixo.

De acordo com a figura abaixo podemos ver que quando fornecemos calor para o gás através do aquecimento do cilindro. Ao ser aquecido o gás se expande deslocando o êmbolo, realizando trabalho.

Por Domiciano Corrêa Marques da Silva
Graduado em Física