1^a Questão (2,0) - Julgue as afirmativas a seguir como verdadeiras ou falsas. Em caso de falsas, justifique.
(a) Quando um sistema pode ir de uma estado inicial 1 para um estado final 2 por diferentes processos, a variação da energia interna do sistema será sempre a mesma independente do processo termodinâmico envolvido.
(b) Quando um gás ideal passa por um processo isotérmico não há trabalho realizado pelo sistema;
(c) Para uma substância que se expande quando aquecida, Cp (calor molar a pressão constante) é sempre maior do que Cv (calor molar a volume constante).

Passo 1

O enunciado traz três afirmações sobre termodinâmica de sistemas fechados e pede que digamos se cada uma é verdadeira ou falsa, justificando as falsas. Os conteúdos envolvidos são a função de estado (energia interna U), o trabalho em processo isotérmico de gás ideal e a relação entre os calores molares a pressão constante Cp e a volume constante Cv.

Passo 2

A energia interna U de um sistema fechado é função de estado, ou seja, depende apenas do estado inicial e do estado final. Logo, se um sistema vai do estado 1 ao estado 2, a variação De<a U = U2 - U1 independe do caminho. Portanto a afirmação (a) é verdadeira.

Passo 3

Num processo isotérmico de gás ideal a temperatura T permanece constante, então
De<a U = 0
Pela primeira lei da termodinâmica,
De<a U = Q - W Longrightarrow W = Q
Como há variação de volume, existe trabalho
W = integralVi^Vf P,dV = nRT lnVfVineq 0
sempre que Vfneq Vi. Logo, a frase “não há trabalho realizado pelo sistema” é falsa.

Passo 4

Para qualquer substância que se expande ao ser aquecida (coeficiente de expansão térmica positivo), ao aquecê-la a pressão constante recebe-se calor que tanto eleva a energia interna quanto fornece trabalho de expansão. Em volume constante não há esse trabalho, então faz falta calor extra em pressão constante. Logo Cp>Cv sempre que há expansão, e a afirmação (c) é verdadeira.

Resposta

(a) Verdadeira.
(b) Falsa, pois em isotérmico ideal W = nRTln(Vf/Vi)neq 0.
(c) Verdadeira.

Exercícios relacionados