Exercícios Resolvidos de Primeira Lei da Termodinâmica em Ciclos

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Enunciado

2 . Considere três processos termodinâmicos: 1 - 2 - 3 ; 1 - 3 ; 1 - 4 - 3 , como mstra a figura do diagrama p - V . A respeito de cada processo ilustrado na figura, determine se as afirmações a seguir são verdadeiras ou falsas

O diagrama p - V mostra que a energia transferida na forma de calor ( Q ) será maior no processo 1 - 2 - 3 .

A respeito do trabalho realizado pelo sistema em cada processo, pode-se afirmar que W 1 - 3 > W 1 - 4 - 3 > W 1 - 2 - 3 .

A variação da energia interna do sistema ( Δ E i n t ) será maior no processo 1 - 2 - 3 .

A respeito da troca de calor realizada pelo sistema em cada processo, com base na primeira lei da termodinâmica, pode-se afirmar que Q 1 - 2 - 3 > Q 1 - 3 > Q 1 - 4 - 3 .

Energia interna é uma função de estado, portanto as variações de energia interna do sistema nos três processos são iguais.

Calor ( Q ) e Trabalho ( W ) ão são funções de processo (caminho) e por isso em cada processo termodinâmico ilustrados na figura, o calor e o trabalho não são os mesmos: Q 1 - 2 - 3 ≠ Q 1 - 3 ≠ Q 1 - 4 - 3 ;   W 1 - 2 - 3 ≠ W 1 - 3 ≠ Q 1 - 4 - 3

Passo 1

Vamos falar com calma sobre cada uma das afirmações.

1 - Sabemos que a primeira lei é dada por:

Q = Δ E ( i n t ) + W

A variação da energia interna é nula em todos os processos pois temos um ciclo fechado, outra forma de dizer é que a energia interna é uma função de estado que só depende do processo inicial e final e não do caminho, sendo assim Q = W .

Sabemos que o trabalho é a área sob a curva de cada diagrama, então olhando a figura já sabemos que:

W 1 - 2 - 3 > W 1 - 3 > W 1 - 4 - 3

E isso significa que:

Q 1 - 2 - 3 > Q 1 - 3 > Q 1 - 4 - 3

Você acredita que só com essa explicação a gente já consegue verificar quase todas a afirmações? É verdade, se liga só.

Passo 2

  1. Como mostramos no passo anterior a afirmação 1 é verdadeira.
  2. Para mostrar a afirmação 1 falamos do trabalho e chegamos a:
  3. W 1 - 2 - 3 > W 1 - 3 > W 1 - 4 - 3

    E com isso mostramos que a afirmação 2 é falsa

  4. A afirmação 3 também é falsa, pois como foi dito Δ E ( i n t ) é nula nos três processos.
  5. A afirmação 4 é verdadeira pois mostramos isso no Passo 1
  6. A afirmação 5 é verdadeira pois falamos disso no Passo 1.
  7. Essa afirmação não falamos no passo anterior mas vamos falar agora porque diferente da energia interna Q e W depende sim do caminho então essa afirmação é falsa.

Resposta

V - O diagrama p - V mostra que a energia transferida na forma de calor ( Q ) será maior no processo 1 - 2 - 3 .

F - A respeito do trabalho realizado pelo sistema em cada processo, pode-se afirmar que W 1 - 3 > W 1 - 4 - 3 > W 1 - 2 - 3 .

F - A variação da energia interna do sistema ( Δ E i n t ) será maior no processo 1 - 2 - 3 .

V - A respeito da troca de calor realizada pelo sistema em cada processo, com base na primeira lei da termodinâmica, pode-se afirmar que Q 1 - 2 - 3 > Q 1 - 3 > Q 1 - 4 - 3 .

V - Energia interna é uma função de estado, portanto as variações de energia interna do sistema nos três processos são iguais.

F - Calor ( Q ) e Trabalho ( W ) ão são funções de processo (caminho) e por isso em cada processo termodinâmico ilustrados na figura, o calor e o trabalho não são os mesmos: Q 1 - 2 - 3 ≠ Q 1 - 3 ≠ Q 1 - 4 - 3 ;   W 1 - 2 - 3 ≠ W 1 - 3 ≠ Q 1 - 4 - 3

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