Como podemos representar um processo de quase-equilíbrio de remoção de pesos de um conjunto cilindro-pistão em um gráfico de pressão e volume?

Passo 1

O enunciado quer saber como o volume e a pressão variam ao longo do processo de remoção de pesos e como essa sequência de estados do sistema seriam representados graficamente.

Para imaginar esse gráfico passamos por três etapas:

  1. Saber como representar o estado de um processo de quase-equilíbrio no gráfico.
  2. Saber se a pressão e o volume aumentaram ou diminuíram ao fim do processo.
  3. Ter uma equação relacionando os valores de pressão com os valores de volume durante a remoção de pesos.

Passo 2

Como todos os estados de um processo de quase-equilíbrio estão em equilíbrio, a pressão do sistema nesses estados é uniforme. Ou seja, com um único valor de pressão sabemos o valor da pressão em todos os pontos do sistema. Logo, um estado do sistema é representado por um único ponto no gráfico de pressão e volume, porque ele só possui um valor de pressão.

A figura acima representa o estado A com pressão P A e volume V A .

Passo 3

Como o processo remove pequenos pesos aos poucos, os pesos que restaram sobre o êmbolo fazem menos força, que a pressão exercida pelo gás sobre o pistão. Por isso, o êmbolo sobe até reequilibrar as pressões externa e interna e o volume ao final do processo é maior que o volume inicial. Dessa foma, a pressão interna diminui ao longo processo.

Passo 4

Se um processo é um conjunto de estados e cada estado é representado por um ponto, então um processo é representado por um conjunto de pontos. Esse conjunto de pontos forma uma curva no gráfico.

A forma exata dessa curva só pode ser determinada com uma equação da pressão em função do volume do sistema.

Resposta

Representamos o processo quase-estático em um gráfico, desenhando uma curva entre os estados final e inicial. A forma exata dessa curva no gráfico de pressão e volume só pode ser determinada com uma equação da pressão em função do volume do sistema.

Exercícios Resolvidos de Estados, Processos e Propriedades Intensivas e Extensivas

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