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Exercícios Resolvidos de Primeira Lei da Termodinâmica em Ciclos

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Enunciado

Três cilindros, I, II e III fechados por um êmbolo móvel, contém amostras idênticas de um mesmo gás ideal. A força F que o êmbolo exerce sobre o gás é ajustada de modo que a pressão e o volume iniciais do gás no interior de todos os cilindros sejam Pa e Va respectivamente. Então o gás contido em cada cilindro sofre um processo distinto descrito abaixo e ilustrado no diagrama PV da Figura ao lado. Todos os processos terminam à mesma temperatura T2.

I) O gás do cilindro I é aquecido, e o volume da câmera é alterado, mantendo-se o valor da força F inalterado.

II) O gás do cilindro II é aquecido mantendo-se a posição do êmbolo inalterada.

III) O êmbolo comprime o gás do cilindro III suficientemente rápido para que o calor trocado entre o gás e sua vizinhança seja desprezível.

Ordene o trabalho realizado sobre o gás nos processos ab, ac e ad em ordem crescente (cuidado com o sinal)

a) W a d < W a c < W a b

b) W a b < W a c < W a d

c) W a c < W a b < W a d

d) W a d < W a b < W a c

e) W a b = W a c = W a d

Passo 1

Vamos analisar os trabalhos em cada processo.

Processo ab:

W a b = - P ∆ V = - n R ∆ T

Porque teve uma variação de volume a pressão constante! Repare que eu coloquei o sinal de menos, porque a questão tá pedindo o trabalho realizado sobre o gás.

Processo ac:

W a c = 0

Porque não variou de volume. 😊

Processo ad:

W a d = ∆ E

Pela primeira lei da termodinâmica, porque como é um processo adiabático, Q = 0!

A energia interna a gente pode escrever:

∆ E = n c V ∆ T

Então:

W a d = n c V ∆ T

Ordenando esses caras:

W a b < W a c < W a d

Resposta

Letra B.

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