Exercícios Resolvidos de Primeira Lei da Termodinâmica

Um cilindro com gás, o qual é isolado termicamente exceto na sua base, é colocado sobre

um bloco grande de gelo (fig.). O gás é mantido pressurizado por um pistão, o qual é livre para se mover na vertical, sem atrito. A temperatura inicial do gás é maior do que 0°C. Durante o processo, que ocorre até que o gás atinja um novo equilíbrio, (i) ΔT, (ii) W e (iii) Q do gás são maiores do que, menores do que ou iguais a zero?

Passo 1

O gás está acima de 0 o C , ao entrar em contato com o bloco de gelo, eles vão tentar chegar ao equilíbrio térmico.

O gás vai perder calor para o gelo, e consequentemente, sua temperatura vai diminuir, provavelmente até 0 o C , pois o bloco é grande.

Q < 0

Δ T < 0

Pronto, já dá pra matar a questão. Mas vamos verificar o trabalho primeiro. rsrs

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Passo 2

Como o peso que está acima do pistão é constante, então a pressão é constante. Se fizermos o “pi-vi-ti po-vo-tó”:

V 1 T i = V 2 T 2

Se a temperatura diminui, o volume também diminui.

Como o trabalho realizado sobre o gás é

W = - ∫ V 1 V 2 P d V

Se o volume diminui, o trabalho sobre o gás será positivo.

W > 0

Resposta

  1. Δ T < 0 , W > 0 , Q < 0 .

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