Exercícios Resolvidos de Primeira Lei da Termodinâmica em Ciclos

David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Fundamentos de Física, volume 2 , 8º ed. Rio de Janeiro: LTC , 2008, pp 209. x-y 46

A figura abaixo mostra um ciclo fechado de um gás ( a figura não foi desenhada em escala). A variação da energia interna do gás ao passar de a para c ao longo da trajetória a b c é - 200   J .   Quando o gás passa de c para d recebe 180   J na forma de calor. Mais 80   J são recebidos quando o gás passa de d para a . Qual é o trabalho realizado sobre o gás quando ele passa de c para d ?

Passo 1

Primeiro, vamos lembrar que, pela primeira lei da termodinâmica, que nos demonstra a conservação da energia, temos:

Δ U c i c l o = Q c i c l o - W c i c l o

Como em um ciclo a variação de energia interna é sempre nula, temos:

W c i c l o = Q c i c l o

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Passo 3

Beleza! Vamos, então, trabalhar com os dados do enunciado! Mas, antes disso, perceba que :

W c i c l o = W a b + W b c + W c d + W d a

Q c i c l o = Q a b + Q b c + Q c d + Q d a

Ok! A primeira coisa que nos é dita é que Δ U a b c = Δ U a c = - 200 J e, então, com Δ U c d a + Δ U a b c = 0 , vem:

Δ U c d a = + 200 J = Q c d a - W c d a = Q c d + Q d a - W c d a = Q c d + Q d a - W c d

, pois W d a = 0 .

Passo 4

Agora, então, basta a gente trabalhar com a expressão anterior, pois o enunciado nos diz que Q c d = 180 J e Q d a = 80 J . Daí, temos:

Δ U c d a = + 200 J = 180 J + 80 J - W c d

e, então:

W c d = 260 J - 200 J = 60 J

Passo 5

Resposta

60 J

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