thumb|Diagrama PxV que leva o sistema termodinâmico do estado A até o estado B é isobárica. thumb| Diagrama VxT transformação isobárica que leva o sistema termodinâmico do estado i até o estado f. Uma transformação isobárica é uma transformação termodinâmica na qual a pressão permanece constante em um sistema fechado, sistema este que permite trocas de energia, mas não de matéria, entre o sistema e sua vizinhança. Essa transformação também recebe o nome de Lei de Charles e Gay-Lussac. No século XVIII, o físico francês Jacques Alexandre César Charles descobriu essa relação entre volume e temperatura. Seu interesse surgiu a partir da prática do balonismo. Em 1787 formula a lei da proporção direta entre o volume e a temperatura de um gás a pressão constante. Essas conclusões foram comprovadas experimentalmente por Joseph Louis Gay-Lussac no início do século XIX, sendo então oficialmente publicada. O termo deriva da língua grega iso, "igual" e baros, "pressão". O calor transferido para o sistema realiza trabalho e, portanto, altera a energia interna do sistema, conforme a primeira lei da termodinâmica:
Onde é o calor, a energia interna e o trabalho feito pelo sistema.
Formalismo À pressão constante, sendo a temperatura da amostra T e o seu volume V, essa relação pode ser expressa matematicamente por:
Onde essa constante depende da temperatura em que ocorre a transformação da amostra do gás confinado no recipiente. Essa relação pode ser descrita ainda de outra forma. Se a amostra de gás, a uma temperatura inicial , ocupando o volume , passar a ter temperatura e volume , mantendo sempre a pressão constante, pode-se afirmar que:
Trabalho O trabalho realizado por uma transformação isobárica, em um sistema fechado, é definido como:
Como a pressão é constante ela sai fora da integral:
A integral de é a própria variação do volume .
Obs: Vide o diagrama PxV e veja que o valor dessa integral é a própria área W, em amarelo.
Aplicando a Lei dos Gases Ideais, onde segue a relação , o trabalho torna -se:
assumindo que a quantidade de gás permanece constante, por exemplo, não existe uma transição de fase , durante uma reação química. De acordo com o teorema da equipartição, a mudança na energia interna está relacionado com a temperatura do sistema,
onde é o calor específico a volume constante.
Substituindo as duas últimas equações na primeira equação, , temos:
onde é o calor específico à pressão constante.
Convenção para o sinal do trabalho:
Se o volume comprime (), então . Ou seja, durante a compressão o gás realiza trabalho negativo e o ambiente realiza trabalho sobre o sistema. Se o volume aumenta (), então . Isto é, durante a expansão do gás o trabalho é positivo, ou equivalentemente, o ambiente recebe o trabalho exercido pelo gás.
Ver também Gás perfeito Câmara isobárica Isóbaro Lei de Charles Transformação isovolumétrica
Bibliografia HALLIDAY, D., RESNICK,R., WALKER, J., Fundamentos de física. 8ª edição, vol. 2, editora LTC
Categoria:Termodinâmica