Difração de ondas

Difração de ondas

Partindo do Princípio de Huygens, podemos explicar um outro fenômeno ondulatório, a difração.

O fenômeno chamado difração é o encurvamento sofrido pelos raios de onda quando esta encontra obstáculos à propagação.

Imagine a situação em que uma onda se propaga em um meio, até onde encontra uma fenda posta em uma barreira.

Este fenômeno prova que a generalização de que os raios de onda são retilíneos é errada, já que a parte que atinge a barreira é refletida, enquanto os raios que atingem a fenda passam por ela, mas nem todas continuam retas.

Se esta propagação acontecesse em linha reta, os raios continuariam retos, e a propagação depois da fenda seria uma faixa delimitada pela largura da fenda. No entanto, há um desvio nas bordas.

Este desvio é proporcional ao tamanho da fenda. Para o caso onde esta largura é muito inferior ao comprimento de onda, as ondas difratadas serão aproximadamente circulares, independente da forma geométrica das ondas incidentes.

Transformaçoes

Transformação

A energia interna U do sistema depende unicamente do estado do sistema, em um gás ideal depende somente de sua temperatura. Enquanto que a transferência de calor ou o trabalho mecânico dependem do tipo de transformação ou caminho seguido para ir do estado inicial ao final.

Isocórica ou a volume constante

Não há variação de volume do gás, logoW=0 Q=ncV(TB-TA)Onde cV é o calor específico a volume constante

Isobárica ou a pressão constante

W=p(vB-vA)Q=ncP(TB-TA)Onde cP é o calor específico a pressão constante

Calores específicos a pressão constante c_P e a volume constante c_V

Em uma transformação a volume constante dU=dQ=nc_VdT
Em uma transformação a pressão constante dU=nc_PdT-pdV
Como a variação de energia interna dU não depende do tipo de transformação, e sim somente do estado inicial e do estado final, a segunda equação pode ser escrita como nc_VdT=nc_PdT-pdV
Empregando a equação de estado de um gás ideal pV=nRT, obtemos a relação entre os calores específicos a pressão constante e a volume constante
c_V=c_P-RPara um gás monoatômico 
Para um gás diatômico 
A variação de energia interna em um processo AB é DU=nc_V(T_B-T_A)
Se denomina índice adiabático de um gás ideal ao quociente 

Isotérmica ou a temperatura constante

pV=nRT
A curva p=cte/V que representa a transformação em um diagrama p-V é uma hipérbole cujas assíntotas são os eixos coordenados.

DU=0 Q=W

Adiabática ou isolada termicamente, Q=0

A equação de uma transformação adiabática foi obtida a partir de um modelo simples de gás ideal. Agora vamos obté-la a partir do primeiro princípio da Termodinâmica.

Equação da transformação adiabáticaDo primeiro princípio dU=-pdV Integrando

Onde o expoente de V se denomina índice adiabático g del gas ideal

Se A e B são os estados inicial e final de uma transformação adiabática se cumpre que

Para calcular o trabalho é necessário efetuar uma integração similar a transformação isotermica.

Como podemos comprovar, o trabalho é igual a variação de energia interna mudando de sinal
Se Q=0, entonces W=-DU=-nc_V(T_B-T_A)

Transformações Gasosas

Existem três tipos de Transformaçoes  gasosas: Isobárica, isocórica ou isovolumétrica e isotérmica.

Antes de estudar  esses três tipos de transformações gasosas, devemos saber que temos três grandezas que servem para esse estudo, elas são denominadas variáveis de estado:

- a pressão (p): é a força com a qual as partículas se chocam dentro do recipiente onde esta o gás;

- o volume (v): é o tamanho do volume do recipiente que contém o gás;

- a temperatura absoluta (T): é a medida do grau de agitação molecular do gás, quando, uma ou mais dessas grandezas variam, dizemos que o gás sofreu uma transformaçoes

Transformação isobárica

Nessa transformação “o volume ocupado pelo gás é diretamente proporcional a sua temperatura”. Essa lei ficou conhecida como Lei de Gay-Lussac, onde o volume e a temperatura variam, e a pressão mantém-se constante.

V/T = K

Transformação isovolumétrica

Nessa transformação “a pressão que o gás exerce é diretamente proporcional a sua temperatura”. Essa lei ficou conhecida como Lei de Charles, onde a pressão e a temperatura variam, e o volume mantém-se constante.

P/T = K

Transformação isotérmica

Nessa transformação “a pressão exercida pelo gás é inversamente proporcional ao volume por ele ocupado”. Essa lei ficou conhecida como Lei de Boyle-Mariotte, onde a pressão e o volume variam, e a temperatura mantém-se constante.

P . V = K

Qualquer transformação afeta pelo menos duas das variáveis, podendo uma delas permanecer constante.

Transformações	Volume	Pressão	Temperatura
Isotérmica	varia	varia	constante
Isobárica	varia	constante	varia
Isovolumétrica	constante	varia	varia