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Exercícios propostos Capítulo

Testes propostosMenuResumo do capítulo 1Os fundamentos da Física • Volume 2

9As leis da Termodinâmica

Como se trata de uma compressão:

c)O trabalho é realizado sobre o gás pelo ambiente, pois o volume diminui (compressão).

pA pB

c)Como se trata de uma expansão (aumento de volume), o trabalho é realizado pelo gás.

b)A área do trapézio assinalado no gráfico mede numericamente o trabalho realizado (A N $):

Exercícios propostos 2Os fundamentos da Física • Volume 2 • Capítulo 9

pVT pVTTAAA B 10 10 0,3600 c)A variação de energia interna é dada por:

d)Pela área do gráfico:

b)A área do trapézio assinalado no gráfico mede numericamente o módulo do trabalho reali- c)O trabalho é realizado sobre o gás pelo ambiente, pois o volume diminui (compressão).

V (m3)

Exercícios propostos 3Os fundamentos da Física • Volume 2 • Capítulo 9

c)Pela área do gráfico:

Portanto, a quantidade de calor cedida pelo gás é Q  600 J
O gás recebe Q  400 J e, portanto, realiza um trabalho $  400 J

c)Conforme foi comentado no item anterior: ∆U 0 .

Exercícios propostos 4Os fundamentos da Física • Volume 2 • Capítulo 9

O processo é uma compressão isotérmica, pois a curva AB é uma hipérbole eqüilátera, que traduz uma proporcionalidade inversa entre pressão (p) e volume (V), o que é característico da transformação isotérmica.

c)A variação de energia interna é nula, pois se trata de uma transformação isotérmica:

d)O trabalho tem módulo dado numericamente pela área do gráfico:

Como o processo é uma compressão, esse trabalho é realizado sobre o gás, sendo negativo:

O gás perde, sob a forma de calor, a energia que recebeu na forma de trabalho, uma vez que não varia sua energia interna.

O trabalho realizado pelo gás na expansão AB é numericamente igual à área do retângulo destacada:

p (N/m2)

Exercícios propostos 5Os fundamentos da Física • Volume 2 • Capítulo 9

c)Como durante o processo o gás perdeu 2,0 103 J de calor, temos: Q 2,0 103 J Por fim, pela primeira lei da Termodinâmica, temos:

Exercícios propostos 6Os fundamentos da Física • Volume 2 • Capítulo 9

a)Na etapa AB, $AB 0 , pois o processo é isocórico (∆V 0) b)Na etapa BC, o trabalho é dado por:

P.173a)Sendo o processo adiabático, não há troca de calor com o meio externo: Q 0

indica que a temperatura aumenta. Como pVT constante, conclui-se que a pressão aumenta.

Exercícios propostos 7Os fundamentos da Física • Volume 2 • Capítulo 9

pVT pV b)A variação de temperatura, em ambos os processos, é: ∆T TB TA ⇒ ∆T 0.

c)O trabalho realizado depende do “caminho” entre os estados inicial e final.

Como nas transformações isocóricas o trabalho é nulo, o trabalho total corresponde ao trabalho realizado na transformação isobárica. Teremos:

o trabalho realizado sob maior pressão:

P.175Dados: V1 2 º; p1 16 atm; V2 8 º; γ 1,5 Utilizando esses valores na equação de Poisson, teremos:

Exercícios propostos 8Os fundamentos da Física • Volume 2 • Capítulo 9

Portanto, a quantidade de calor trocada terá módulo maior onde o módulo do trabalho for maior:

P.178a)TA TB, pois TA corresponde à isoterma mais afastada dos eixos. b)Como nos três processos as temperaturas inicial e final são as mesmas, a varia- ção de temperatura (∆T TB TA) é a mesma. Portanto, nos três processos c)No gráfico, a área compreendida entre as curvas que representam as transformações e o eixo das abscissas mede numericamente os trabalhos realizados. Portanto:

Exercícios propostos 9Os fundamentos da Física • Volume 2 • Capítulo 9 p (atm)

A área assinalada no gráfico mede numericamente o módulo do trabalho:

Como o trabalho realizado na compressão CA tem módulo maior que o trabalho realizado na expan-

Para exprimir em joules:

No ciclo, é nula a variação de energia interna (∆U 0). Assim, pela primeira lei da Termodinâmica:

p (atm)

O processo DA é isocórico, não havendo realização de trabalho: $DA 0

Exercícios propostos 10Os fundamentos da Física • Volume 2 • Capítulo 9 b)Expansão AB: V aumenta ⇒ T aumenta ⇒ U aumenta

Processo BC: p diminui ⇒ T diminui ⇒ U diminui Compressão CD: V diminui ⇒ T diminui ⇒ U diminui Processo DA: p aumenta ⇒ T aumenta ⇒ U aumenta Portanto, a energia interna (U) aumenta nas transformações AB e DA e diminui nas transformações BC e CD. c)Como o ciclo é realizado no sentido horário, há conversão de calor em trabalho. Isso pode ser justificado pelo fato de o trabalho na expansão AB ter módulo maior que o trabalho realizado na compressão CD.

O processo BC é isocórico: $BC 0

Expansão CA: O trabalho é dado numericamente pela área do trapézio assinalado no gráfico:

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