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.
(a) Qual a quantidade de calor que flui para dentro do sistema ao longo da trajetória aeb, se o trabalho realizado pelo sistema for de 20 J ?
(a) Qual a quantidade de calor que flui para dentro do sistema ao longo da trajetória aeb, se o trabalho realizado pelo sistema for de 20 J ?
Passo 1
Beleza, então o enunciado diz que nosso sistema vai do estado a ao estado b por duas trajetórias diferentes. Na trajetória acb entram 100 J de calor e o sistema faz 40 J de trabalho. A parte (a) pergunta: se a gente levar o sistema de a a b por outra rota aeb, em que o trabalho é 20 J, quanto de calor entra?
Conteúdo envolvido: primeira lei da termodinâmica (ΔU = Q – W) e o fato de que ΔU depende só dos estados inicial e final, não do caminho.
Conteúdo envolvido: primeira lei da termodinâmica (ΔU = Q – W) e o fato de que ΔU depende só dos estados inicial e final, não do caminho.
Passo 2
Vamos achar a variação de energia interna ΔU usando a trajetória acb, porque ΔU é a mesma pra qualquer caminho de a a b.
Pela primeira lei:
Pela primeira lei:
Substituindo os valores:
Isto mostra que a energia interna do sistema aumentou 60 J ao ir de a a b.
Passo 3
Agora usamos ΔU na nova trajetória aeb. De novo vale
Queremos
e sabemos
e
. Rearranjando:
Resposta
O calor que flui para dentro do sistema ao longo da trajetória aeb é 80 J.