Questão 5(2,0 \mathrm{pt}). Uma máquina térmica hipotética funciona com 5,2 moles de um gás poliatômico \left(\mathrm{C}_{\mathrm{v}}=3 \mathrm{R}\right) através dos seguintes processos termodinâmicos:
  1. partindo do estado inicial \left(P_{1}=1,01 \times 10^{5} \mathrm{~Pa}, V_{1}=0,1 \mathrm{~m}^{3}\right), o gás é aquecido a volume constante até atingir o dobro da pressão inicial ( \mathrm{P}_{2}=2 \mathrm{P}_{1} );
  2. o gás é então comprimido adiabaticamente até triplicar a pressão inicial \left(P_{3}=3 P_{1}\right);
  3. neste ponto, expande-se o gás isotermicamente até que sua pressão volte a ser o dobro da inicial ( \mathrm{P}_{4}=2 \mathrm{P}_{1} );

Passo 1

O enunciado informa que uma máquina térmica opera com n=5{,}2 mol de um gás poliatômico ( C_{v}=3R, logo \gamma=4/3), iniciando em
P_{1}=1{,}01\times10^{5}\,\mathrm{Pa},\quad V_{1}=0{,}1\,\mathrm{m}^3,
e passando por três processos:
  1. aquecimento a V= const até P_{2}=2P_{1};
  2. compressão adiabática até P_{3}=3P_{1};
  3. expansão isotérmica até P_{4}=2P_{1}.
O conteúdo envolve termodinâmica de gases ideais (leis dos processos isocórico, adiabático e isotérmico) e as quantidades Q, W e \Delta U.

Passo 2

Para continuar a resolução precisaríamos saber exatamente o que se pede (por exemplo: calor trocado em cada etapa, trabalho realizado, eficiência térmica etc.). Como o enunciado enviado não especifica quais grandezas devemos calcular, não há como prosseguir.

Resposta

Não é possível resolver o exercício porque a parte do enunciado que define o que deve ser calculado (por exemplo, Q, W, \Delta U ou eficiência) não foi fornecida.

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