Exercícios Resolvidos de Primeira Lei da Termodinâmica em Ciclos

Origem do Exercício

Um gás passa pelo ciclo abca mostrado no diagrama p V   ao lado.O trabalho total realizado é + 1,7   J . Ao longo da trajetória a b , a variação de energia interna é + 2,0   J e o valor absoluto do trabalho realizado é 4,0   J . Ao longo da trajetória c a , a energia transferida na forma de calor é + 2,5   J . Qual das alternativas abaixo corresponde respectivamente aos valores em joules ( J ) de: energia transferida em

forma de calor ao longo da trajetória b c e o calor total no ciclo?

  1. - 6,8   e + 1,7
  2. + 2,3   e - 1,7
  3. - 4,0   e + 2,0
  4. - 9,3   e + 0
  5. + 9,3   e + 5,5
  6. + 2,3   e + 1,7

Passo 1

Vamos começar por c a . Nesse processo não há a realização de trabalho, já que acontece à volume constante. Assim:

∆ U = Q - W → ∆ U c a = Q c a = 2,5 J

Bom, em um ciclo, a variação da energia interna é nula. Isso quer dizer que a soma de todas as variações de energia interna dà zero:

∆ U a b + ∆ U b c + ∆ U c a = 0

2,0 + ∆ U b c + 2,5 = 0 → ∆ U b c = - 4,5 J

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Nós temos a informação do trabalho total. Além disso, sabmoes que no processo c a não há realização de trabalho.Assim:

W t o t a l = W a b + W b c + W c a = W a b + W b c

1,7 = 4,0 + W b c → W b c = - 2 , 3 J

Assim, já podemos calcular o calor transferido em b c :

∆ U b c = Q b c - W b c → Q b c = ∆ U b c + W b c = - 4,5 - 2,3 = - 6 , 8 J

Assim:

Q b c = - 6,8 J

Passo 3

E pra achar o calor total do ciclo? Basta lembrar que ∆ U c i c l o = 0 . Assim:

∆ U c i c l o = Q c i c l o - W c i c l o = 0 → Q c i c l o = W c i c l o = 1,7 J

Resposta

a)

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