Exercícios Resolvidos de Definição de Calor

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Enunciado

Um gás inicialmente a 25   ° C está contido em um conjunto cilindro-pistão. Esse gás passa por um processo adiabático que faz sua temperatura aumentar para 40   ° C . Durante esse processo, a troca de calor entre o gás e a sua vizinhança é positiva, negativa ou nula?

Passo 1

Esse exercício é uma pegadinha! Ele pede para a gente descobrir o sinal de uma troca de calor durante um processo que faz a temperatura do gás aumentar. Como a temperatura do gás aumenta, a gente tende a achar que isso acontece, porque o gás ganha energia por calor. Ou seja, por esse pensamento, a gente falaria que Q é positivo Q > 0 .

No entanto, o enunciado diz que o processo de aumento de temperatura é adiabático! Um processo adiabático é um processo sem troca de energia por calor! Ou seja, nesse processo:

Q = 0   J

Mas se o sistema (gás) não recebe energia por calor, como ele aumenta a temperatura? Isso vai ser explicado na próxima etapa.

Passo 2

Além da troca de energia por calor, existe um outro tipo de troca de energia muito comum na termodinâmica: o trabalho. Se o sistema não ganhou energia por calor, certamente ganhou energia através de trabalho. A figura abaixo mostra dois exemplo de trabalho sendo realizado sobre o gás e fazendo suas moléculas se energizarem e se agitarem mais.

Mesmo que a gente não conheça a forma exata como o trabalho foi realizado, o fato importante pro exercício é entender que a troca de calor entre o gás e a sua vizinhança é nula!

Resposta

Q = 0   J

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