Questão
- 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,
(calor molar a pressão constante) é sempre maior do que
(calor molar a volume constante).
(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,
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
), o trabalho em processo isotérmico de gás ideal e a relação entre os calores molares a pressão constante
e a volume constante
.
Passo 2
A energia interna
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
independe do caminho. Portanto a afirmação (a) é verdadeira.
Passo 3
Num processo isotérmico de gás ideal a temperatura
permanece constante, então
Pela primeira lei da termodinâmica,
Como há variação de volume, existe trabalho
sempre que
. 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
sempre que há expansão, e a afirmação (c) é verdadeira.
Resposta
(a) Verdadeira.
(b) Falsa, pois em isotérmico ideal .
(c) Verdadeira.
(b) Falsa, pois em isotérmico ideal
(c) Verdadeira.