Calcule o trabalho e o calor realizado por um mol de gás ideal que realiza um ciclo reversível
, sabendo que:
- O processo AB é isotérmico, com
e
atm.
- O processo BC é isobárico, com
atm.
- O processo CA é adiabático reversível,
Determine também a variação de energia interna (
U), a variação de entalpia
e a variação de entropia
desse gás.
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo reversível
para um mol de gás ideal, com:
– isotérmico em
,K e
,atm,
,atm.
– isobárico em
,atm.
– adiabático reversível com razão de calores específicos
.
Vamos usar as leis dos gases ideais, a primeira lei da termodinâmica e as fórmulas de trabalho e calor para cada trecho.
–
–
–
Vamos usar as leis dos gases ideais, a primeira lei da termodinâmica e as fórmulas de trabalho e calor para cada trecho.
Passo 2
Determinar volumes em
e
via
. Convertendo 1 atm =
,Pa e
,mol:
Passo 3
No trecho
(isotérmico),
logo
Para processo isotérmico de gás ideal vale
, então
Passo 4
Para achar o estado
usamos o adiabático
reversível:
Em
temos
,K.
Passo 5
No trecho
(isobárico a
,atm):
Como
e
:
Passo 6
No trecho
(adiabático reversível) vale
e
O trabalho
obedece
, com
, portanto
Passo 7
Somando ao longo do ciclo:
E como é um ciclo reversível de gás ideal,
Resposta
Trabalho líquido por ciclo (realizado pelo gás):
Calor líquido absorvido pelo gás:
Variações no ciclo: