Transformação isotérmica é um processo termodinâmico em que a temperatura se mantém a mesma em um sistema fechado.
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Afinal, o que é transformação isotérmica? A transformação isotérmica é um processo termodinâmico que consiste na conservação da temperatura ainda que seja variado o volume ou a pressão do fluido. Nessa transformação, o volume e a pressão da amostra variam de maneira inversamente proporcional. Ela foi desenvolvida por Robert Boyle e Edme Mariotte.
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Transformação isotérmica é um processo termodinâmico em que a temperatura se mantém a mesma em um sistema fechado.
Acontece quando os fluidos apresentam temperatura constante estando em um sistema fechado.
Calculamos a transformação isotérmica pelo produto da pressão inicial e volume inicial igual ao produto da pressão final e volume final.
Identificamos uma situação em que temos transformação isotérmica quando a pressão ou volume varia enquanto a sua temperatura se mantém a mesma.
Alguns tipos de transformações gasosas são isotérmica, isobárica e isovolumétrica.
Como ocorre uma transformação isotérmica?
Na transformação isotérmica, a temperatura é constante, então o volume e a pressão variam.
Também chamada por lei de Boyle-Mariotte, a transformação isotérmica é uma transformação termodinâmica em que há preservação da temperatura, independentemente da modificação do volume ou da pressão do fluido. Ela foi formulada pelo polímata Robert Boyle (1627-1691) e o cientista e padre Edme Mariotte (1620-1684) e pode ser enunciada como:
“Quando a temperatura de uma amostra de gás permanece constante, a sua variação de volume é inversamente proporcional à sua variação de pressão.”
Sua nomenclatura advém do grego isos, que significa igual, e thermos, que significa calor, temperatura, por isso isotérmica significa temperatura igual, constante.
A transformação isotérmica ocorre quando um gás ou líquido está em um sistema fechado, em que existem trocas de energia com a vizinhança, em temperatura constante, modificando-se o seu volume e pressão.
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Na transformação isotérmica, calculamos a pressão e o volume inicial e final empregando a fórmula da transformação isotérmica, ou o trabalho empregando a fórmula trabalho de um gás em uma transformação isotérmica. Pensando nisso, selecionamos um exemplo abaixo:
Exemplo 1:
Um gás em temperatura constante, e que tem um volume de 20 litros e pressão de 5 atm, sofre uma variação de pressão, que se altera para 8 atm. Em vista disso, qual o volume que o gás a a ocupar?
Resolução:
Calcularemos o volume do gás empregando a fórmula que relaciona a pressão, o volume e a temperatura:
Como a temperatura é constante, podemos eliminá-la, resultando na fórmula da transformação isotérmica:
\(p_o \cdot V_o = p \cdot V
\)
\(5 \cdot 20 = 8 \cdot V
\)
\(100=8 \cdot V\)
\(V = \frac{100}{8}
\)
\(V=12,5 l\)
Exemplo 2:
Qual o trabalho de um gás de 20 mols cujo volume inicial era de 10 litros e ou para 5 litros, sabendo que a sua temperatura se manteve em 353 K? Considere \(R = 8{,}31\ \text{J/mol} \cdot \text{K}
\).
Resolução:
Calcularemos o trabalho empregando a fórmula do trabalho de um gás em uma transformação isotérmica:
\(W = n \cdot R \cdot T \cdot \ln\left(\frac{V}{V_o}\right)
\)
A transformação isotérmica é encontrada sempre que a temperatura for constante, por exemplo, quando fazemos um experimento em que se mantém a temperatura da chama e variamos a pressão ou o volume do fluido ou sólido.
É possível identificar a transformação isotérmica quando tem-se a variação da pressão ou volume no sistema termodinâmico, mas a sua temperatura permanece estável.
Transformação isotérmica, isobárica e isovolumétrica
As transformações isotérmica, isobárica e isovolumétrica são tipos de transformações gasosas que se diferenciam principalmente pelo parâmetro que permanece constante:
Transformação isotérmica: a temperatura permanece constante.
Transformação isobárica: a pressão permanece constante.
Transformação isovolumétrica: o volume permanece constante.
Exercícios resolvidos sobre transformação isotérmica
Questão 1
(Osec)
Um carro-tanque transportou gás cloro para uma estação de tratamento de água. Sabe-se que o volume do tanque que continha gás cloro era de 30 m3, que a temperatura era mantida a 20oC para a pressão ser de 2 atm e que na estação de tratamento de água esse cloro foi transferido para um reservatório de 50 m3 mantido a 293K. Ao ar do carro-tanque para o reservatório o gás sofreu uma transformação........ e a pressão do reservatório era.............
As lacunas são completamente preenchidas, respectivamente, com os dados:
A) isotérmica, 1,2 atm.
B) isométrica, 117 atm.
C) isobárica, 2 atm.
D) isocórica, 2 atm.
E) isovolumétrica, 1,2 atm.
Resolução:
Alternativa A.
Calcularemos a pressão do gás empregando a fórmula da transformação isotérmica:
\(p_o \cdot V_o = p \cdot V
\)
\(2 \cdot 30 = p \cdot 50\)
\(60=p \cdot 50\)
\(p = \frac{60}{50}\)
\(p=1,2 atm\)
Um carro-tanque transportou gás cloro para uma estação de tratamento de água. Sabe-se que o volume do tanque que continha gás cloro era de 30 m3, que a temperatura era mantida a 20oC para a pressão ser de 2 atm e que na estação de tratamento de água esse cloro foi transferido para um reservatório de 50 m3 mantido a 293 K. Ao ar do carro-tanque para o reservatório o gás sofreu uma transformação isotérmica e a pressão do reservatório era 1,2 atm.
Questão 2
(Ufam)Analise as seguintes afirmativas a respeito dos tipos de transformações ou mudanças de estado de um gás.
I. em uma transformação isocórica o volume do gás permanece constante.
II. em uma transformação isobárica a pressão do gás permanece constante.
III. em uma transformação isotérmica a temperatura do gás permanece constante.
IV. em uma transformação adiabática variam o volume, a pressão e a temperatura.
Com a relação as quatro afirmativas acima, podemos dizer que:
A) só I e III são verdadeiras.
B) só II e III são verdadeiras.
C) I, II, III e IV são verdadeiras.
D) só I é verdadeira.
E) todas são falsas.
Resolução:
Alternativa C.
Todas as alternativas são verdadeiras, indicando que os conceitos das transformações gasosas estão corretos.
Fontes
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Gravitação, Ondas e Termodinâmica (vol. 2).10. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2016.
NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Fluidos, Oscilações e Ondas, Calor (vol. 2). Editora Blucher, 2015.
A transformação isotérmica é um processo termodinâmico.
Crédito da Imagem: Brasil Escola
Escrito por: Pâmella Raphaella Melo Sou uma autora e professora que preza pela simplificação de conceitos físicos, transportando-os para o cotidiano dos estudantes e entusiastas. Sou formada em Licenciatura Plena em Física pela PUC- GO e atualmente curso Engenharia Ambiental e Sanitária pela UFG.
Deseja fazer uma citação?
MELO, Pâmella Raphaella.
"O que é transformação isotérmica?"; Brasil Escola.
Disponível em: /o-que-e/fisica/o-que-e-transformacao-isotermica.htm. o em 25 de
maio
de 2025.
