Quando um gás vai do estado até o estado b ao longo do caminho a c h, 90J são absorvidos pelo gás na forma de calor e um trabalho de 60J é realizado pelo sistema. b) Quando o sistema retorna do estado b para o estado a ao longo do processo curvo, o valor absoluto do trabalho realizado pelo sistema é igual a 35J. O sistema absorve ou libera calor? Qual o valor deste calor?
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um gás que faz um ciclo, indo do estado a para b e voltando para a. No caminho de b para a, o trabalho realizado pelo sistema é de 35J (valor absoluto). Precisamos descobrir se o sistema absorve ou libera calor nesse processo e quanto é esse calor. Para resolver isso, vamos usar a Primeira Lei da Termodinâmica, que relaciona calor e trabalho em sistemas.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a Primeira Lei da Termodinâmica, que diz:
De
Aqui, De é a variação da energia interna, Q é o calor trocado e W é o trabalho realizado pelo sistema. Em um ciclo completo, como o que estamos analisando, a variação da energia interna (De) é zero porque o sistema retorna ao estado inicial. Assim, temos:
Qtotal = Wtotal
Isso significa que a soma dos calores trocados é igual à soma dos trabalhos realizados durante todo o ciclo.
Passo 3
Vamos aplicar isso aos processos que temos:
Do estado a para b:
Calor absorvido (Qab) = 90 J
Trabalho realizado pelo sistema (Wab) = 60 J
Do estado b para a:
Trabalho realizado pelo sistema (Wba) = 35 J (valor absoluto dado)
Calor trocado (Qba) = ?
Queremos encontrar Qba.
Passo 4
Usando a relação da Primeira Lei para o ciclo completo:
Qab + Qba = Wab + Wba
Substituindo os valores que temos:
90,J + Qba = 60,J + 35,J
90,J + Qba = 95,J
Passo 5
Isolando Qba:
Qba = 95,J - 90,J
Qba = 5,J
Passo 6
Agora, interpretamos o sinal de Qba:
Qba > 0: Sistema absorve calor.
Qba < 0: Sistema libera calor.
Como Qba = 5,J é positivo, o sistema absorve 5 Joules de calor durante o processo de b para a.