Exercícios Resolvidos de Primeira Lei da Termodinâmica em Gases

 Qual(ais) dos seguintes processos envolve(m) necessariamente trabalho?

  I   ­  Você empurra um pistão dentro de um cilindro de paredes adiabáticas com gás, aumentando a temperatura do  mesmo.  I I   ­  Você coloca um cilindro (de paredes diatérmicas) com gás dentro de água quente. O gás expande empurrando um  pistão para cima de forma a levantar um peso.  I I I   ­  Um bloco de aço é mantido sobre a chama de uma vela.   

A todos esses processos. 

( B )  nenhum desses processos.

( C )   I   e   I I I .  

( D )   I I   e   I I I .  

( E )   I   e   I I .   

Passo 1

Vamos analisar, os processos separadamente.

Começando pelo processo I :

Bem, pela primeira lei da termodinâmica temos que

Δ U = Q - W

Como as paredes do cilindro são adiabáticas, não a troca de calor então

Q = 0

Assim,

Δ U = - W

Como no processo há aumento da temperatura, então há variação da energia interna, sendo assim há trabalho.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Analisaremos o processo I I agora.

O trabalho de um gás é dado por

∫ P . d V

Como há variação do volume, pois o pistão é levantado há a realização de trabalho. Trabalho esse necessário para mover o peso do pistão para cima.

Pela mecânica, podemos dizer que o trabalho é força vezes distância

W = F . d

Como o pistão tem peso, então

W = P . d

Então nesse processo necessariamente tem que haver trabalho.

Passo 3

Já o processo três envolvem o aquecimento de um gás.

Nesse processo, estamos transferindo calor para o bloco que vai varia sua temperatura, assim variando a energia interna. Porém esse processo pode esta sendo feito sobre um processo em que o volume não varie, então teríamos W = 0 , mas também poderia ser feito por um processo a pressão constante, W = P Δ V .

Então depende de como esse processo será feito para sabermos se haverá ou não trabalho. Por isso nesse caso o trabalho não é obrigatório, depende do processo escolhido.

Assim, os casos I e I I o trabalho é necessário, já no caso I I I não.

Resposta

Alternativa E

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