Um gás sofre três transformações, uma após a outra:
- Isocórica: pressão de 2 x 10^5 Pa para 4 x 10^5 Pa.
- Isobárica até volume triplicado.
- Isotérmica de volta ao volume inicial.
(a) Represente o ciclo no gráfico PV.
(b) Discuta qualitativamente o trabalho líquido do ciclo.
(a) Represente o ciclo no gráfico PV.
(b) Discuta qualitativamente o trabalho líquido do ciclo.
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo termodinâmico em três etapas para um gás ideal:
– Transformação isocórica de Pa até
Pa com volume fixo
.
– Transformação isobárica em Pa até o volume triplicar, ou seja, de
para
.
– Transformação isotérmica que leva o volume de volta de a
mantendo a temperatura constante.
Conteúdo: diagrama e sinal do trabalho líquido (área interna do ciclo).
– Transformação isocórica de
– Transformação isobárica em
– Transformação isotérmica que leva o volume de volta de
Conteúdo: diagrama
Passo 2
Definimos três estados no diagrama
:
No gráfico
em função de
:
– De a
: linha vertical (isocórica) subindo de
a
.
– De a
: linha horizontal (isobárica) indo de
a
.
– De a
: curva hiperbólica (isotérmica) fechando o ciclo até
, decaindo de
para
.
– De
– De
– De
Passo 3
O trabalho em cada trecho é a área sob a curva no gráfico
:
– (não há variação de volume).
– .
– sob a isotérmica é também positivo se percorrido de
a
? Na verdade, para o gás comprimir de
a
, o trabalho feito pelo gás é negativo, mas o ciclo todo se percorre no sentido horário, e a área interna corresponde ao trabalho líquido positivo:
–
–
–
Resposta
(a) O ciclo em
é formado por:
• é vertical de
até
.
• é horizontal de
até
.
• é hiperbólica (isotérmica) de
de volta a
.
•
•
•
(b) O trabalho líquido é a área interna do ciclo que, por afirmar sentido horário no diagrama
, é positivo. Portanto, o gás realiza trabalho líquido no ciclo.