Exercícios Resolvidos de Primeira Lei da Termodinâmica

Primeira lei da termodinâmica

Considere os três processos abaixo, isolados do resto do universo.

(I) Um cubo de alumínio é colocado em um copo de água. Após algum tempo, o alumínio aumentou de tamanho e a água esfriou.

(II) Cera sólida é colocada no fundo de uma panela quente. Após algum tempo, a cera derreteu e a panela esquentou.

(III) Um motor converte em trabalho toda a energia térmica liberada pela fusão de gelo em água.

Quais destes processos violam, necessariamente, a Primeira Lei da Termodinâmica?

Passo 1

A Primeira Lei diz que a energia é conservada.

Como o sistema é isolado, todo o calor trocado entre dois corpos no sistema, pela conservação de energia, deve somar zero, pois o que um cede o outro absorve.

Vamos analisar cada um dos casos.

Caso (I):

O alumínio aumentou e a água esfriou.

Para o alumínio aumentar (dilatação térmica), é necessário haver um aumento de temperatura. Logo, o alumínio recebe calor.

Como a água esfria, há uma diminuição de temperatura. Logo, a água perde calor.

Então, a energia é conservada, nesse caso: o calor que a água perde, o alumínio recebe.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Caso (II):

A cera derreteu e a panela esquentou.

Para a cera derreter (mudar de fase), ela precisa receber calor, pois está passando de estado sólido para líquido.

Como a panela esquentou, ela também recebeu calor.

Nesse caso, ambos receberam calor. Mas, como o sistema é isolado, isso é impossível!

Logo, isso contraria a conservação de energia.

Passo 3

Caso (III):

Nesse caso, para o gelo se fundir e virar água, ele necessita receber energia e não libera energia.

Mas beleza, isso não violaria a primeira lei, porque supondo que isso acontecesse, haveria conservação de energia.

Observação: apesar de a Primeira Lei ser obedecida, isso contraria a Segunda Lei, pois não é possível que uma quantidade de calor seja totalmente transformada em trabalho.

Logo, o único caso que contraria a Primeira Lei é o caso (II).

Resposta

Caso (II).

Esse conteúdo é exclusivo para cadastrados.

Cadastre-se grátis no maior portal de exatas do Brasil!

Relaxa, não vamos publicar nada no seu nome.

  • Resumões direto ao ponto
    Resumões
    direto ao ponto
  • Exercícios resolvidos passo a passo
    Exercícios resolvidos
    passo a passo
  • Videoaulas incríveis
    Videoaulas
    incríveis
  • Aulões Salva-Vidas
    Aulões
    Salva-Vidas

Muita matéria pra estudar?

Dexter Estudando

Cadastre-se para acessar os Resumões Gratuitos

Relaxa, não vamos publicar nada no seu nome.

  • Resumões direto ao ponto
    Resumões
    direto ao ponto
  • Exercícios resolvidos passo a passo
    Exercícios resolvidos
    passo a passo
  • Videoaulas incríveis
    Videoaulas
    incríveis
  • Aulões Salva-Vidas
    Aulões
    Salva-Vidas