Quando um sistema é levado do estado a para o estado
, ao longo da trajetória acb, 100 J de calor fluem para dentro do sistema e o sistema realiza 40 J de trabalho.
(b) O sistema retorna de b para a pela trajetória bda. Se o trabalho realizado sobre o sistema for de 30 J, o sistema absorverá ou liberará calor? Qual a quantidade?
(b) O sistema retorna de b para a pela trajetória bda. Se o trabalho realizado sobre o sistema for de 30 J, o sistema absorverá ou liberará calor? Qual a quantidade?
Passo 1
Beleza, o enunciado diz o seguinte: um sistema vai do estado a para o b passando pela rota a→c→b, recebendo 100 J de calor (Q=+100 J) e fazendo 40 J de trabalho (W=+40 J). Depois o sistema volta de b para a pela rota b→d→a, e aí a gente sabe que realizaram 30 J de trabalho sobre o sistema (ou seja, ele “sofreu” 30 J de trabalho, W_on=+30 J). A pergunta é: nesse retorno, o sistema absorve ou libera calor e quanto?
Conteúdo: 1ª lei da Termodinâmica (conservação de energia interna) e propriedades de função de estado (energia interna ΔU independe do caminho).
Conteúdo: 1ª lei da Termodinâmica (conservação de energia interna) e propriedades de função de estado (energia interna ΔU independe do caminho).
Passo 2
Primeiro, relembra a 1ª lei da Termodinâmica para um sistema qualquer:
Aqui ΔU é a variação da energia interna, Q é o calor absorvido pelo sistema (positivo se entra calor) e W é o trabalho realizado pelo sistema (positivo se ele faz trabalho).
Passo 3
Calcula a variação de energia interna no trecho a→b (trajeto acb):
Passo 4
Como energia interna é função de estado, para voltar de b a a (qualquer caminho) a variação será o negativo:
Passo 5
Agora aplica de novo a 1ª lei para o trecho b→a:
Mas cuidado com o sinal do trabalho: nos deram “30 J de trabalho sobre o sistema”, ou seja, o sistema não faz 30 J de trabalho, ele recebe esse trabalho. Então W_{b→a} (trabalho realizado pelo sistema) = –30 J.
Substituindo:
Substituindo:
Resposta
O sistema libera 90 J de calor.