Exercícios Resolvidos de Primeira Lei da Termodinâmica em Gases

Considere três processos distintos de um gás ideal: uma compressão isotérmica, uma expansão adiabática e uma expansão a pressão constante. O que podemos dizer sobre a variação de energia interna em cada um dos processos?

Passo 1

A variação da energia interna é dada por

Δ U = n c v . Δ T

No primeiro caso é tranquilo, como é isotérmico Δ T = 0 .   Logo, a energia interna não varia, Δ U = 0 .

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Passo 2

Agora, no segundo processo, uma expansão adiabática, vamos olhar a primeira lei da termpo, pois nesse processo Q = 0 ,

Δ U = Q - W = - W

Como é uma expansão então o trabalho é positivo e por isso a variação da energia interna será negativa.

Δ U = - + W = - W < 0

Passo 3

No último processo, teremos uma expansão a pressão constante, podemos usar

V 2 V 1 = T 2 T 1

Como é uma expansão então

V 2 V 1 = T 2 T 1 > 0

Assim, sabemos que T 2 > T 1 e por isso Δ T > 0 , logo a variação de energia interna será positiva.

Δ U > 0

Resposta

Compressão isotérmica Δ U = 0

Expansão adiabática Δ < 0

Expansão a pressão constante Δ U > 0

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