1a
Um cilindro com um pistão móvel contém 8,0 gramas de gás argônio a uma pressão de
e à temperatura de
. Suponha que o gás possa ser tratado como um gás ideal. O gás percorre o ciclo que consiste dos três etapas reversíveis:
Etapa I - expansão isotérmica do estado A para o estado B até ocupar três vezes o seu volume inicial; Etapa II - compressão adiabática do estado B para o estado C até sua atingir a pressão inicial; Etapa III - compressão isobárica do estado C até atingir o estado inicial A.
Desenhe o diagrama pV para esta sequência de processos.
Um cilindro com um pistão móvel contém 8,0 gramas de gás argônio a uma pressão de
Etapa I - expansão isotérmica do estado A para o estado B até ocupar três vezes o seu volume inicial; Etapa II - compressão adiabática do estado B para o estado C até sua atingir a pressão inicial; Etapa III - compressão isobárica do estado C até atingir o estado inicial A.
Desenhe o diagrama pV para esta sequência de processos.
Passo 1
Beleza, então o problema é o seguinte: temos um gás ideal de argônio num cilindro com pistão. No estado inicial A ele está a
,
e certo volume
. Aí o gás passa por um ciclo de três passos reversíveis:
- expansão isotérmica (A→B) até
; - compressão adiabática (B→C) até a pressão voltar a
; - compressão isobárica (C→A) fechando o ciclo.
Conteúdo da matéria: processos termodinâmicos (isotérmico, adiabático, isobárico) e diagrama. Vamos usar as leis:
- Isotérmico:
. - Adiabático (monotômico,
): . - Isobárico:
.
Passo 2
Vamos achar as coordenadas dos estados B e C no plano
:
- Estado A:
. - Estado B (isotérmico):
Pela leie , vem Logo B é . - Estado C (adiabático de B a C até
):
Da relaçãoe , , temos Como , , então Numericamente , logo Estado C é .
Passo 3
Agora monta o diagrama
vs.
:
- Começa em A
. - Traça uma curva isotérmica decrescente suave até B
. - A partir de B faz uma curva adiabática que sobe de pressão e diminui volume até C
. Essa curva é mais “íngreme” que a isotérmica. - Finalmente, do ponto C segue uma reta horizontal (isobárica
) voltando para , fechando o ciclo em A.
Resposta
Diagrama pV do ciclo:
- Curva isotérmica de A(
) → B( ); - Curva adiabática de B → C(
); - Reta isobárica de C → A.