Exercícios Resolvidos de Primeira Lei da Termodinâmica em Gases

Considere os seguintes processos reversíveis em um gás ideal: (I) uma expansão a pressão constante, (II) uma expansão adiabática e (III) um aumento de pressão a volume constante.

O que acontece com a temperatura do gás nesses três processos?

a) (I) diminui, (II) não muda, (III) aumenta

b) (I) aumenta, (II) aumenta, (III) diminui

c) (I) diminui, (II) não muda, (III) diminui

d) (I) aumenta, (II) não muda, (III) diminui

e) (I) aumenta, (II) diminui, (III) aumenta

f) (I) aumenta, (II) não muda, (III) aumenta

g) (I) diminui, (II) aumenta, (III) não muda

h) (I) não muda, (II) não muda, (III) não muda

Passo 1

Vale lembrar que nos gases ideais, a relação mais importante é

P V = n R T

E que em um processo termodinâmico, a primeira lei da termodinâmica é

Q = Δ E + W

Onde W é o trabalho realizado pelo gás!

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Vamos observar os processos agora.

(I) Expansão a pressão constante, como que a temperatura varia? Usando a relação

T = P V n R

Como P, n e R são constantes, vemos que V e T são diretamente proporcionais! Se V aumenta (expansão) então T também aumenta!

(I) Aumenta.

Passo 3

(II) uma expansão adiabática

Se é adiabático, Q = 0 , vamos usar a 1ª lei

Δ E = - W

Se o gás se expande, ou seja, ele gasta energia para aumentar de volume ( W > 0 ), já que ele não absorve calor, ele tem que tirar essa energia de algum lugar: sua própria energia interna.

Δ E < 0

Se a energia interna diminui, então, sua temperatura diminui!

(II) Diminui.

Passo 4

(III) um aumento de pressão a volume constante.

Usando a mesma expressão de antes

T = P V n R

Como V, n e R são constantes. Se P aumenta, então T também aumenta.

(III) Aumenta.

Resposta

e) (I) aumenta, (II) diminui, (III) aumenta

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