13a) a quantidade de calor Q associado ao caminho ibf. Resp:
J
13b) o trabalho associado ao caminho af. Resp: 300 J
13c) a quantidade de calor Q associada ao caminho iaf. Resp: 350 J
13d) se o sistema regressa do estado final ao estado inicial segundo a diagonal
do retângulo, o trabalho W e a quantidade de calor V Q associados a este caminho. Resp:
13b) o trabalho associado ao caminho af. Resp: 300 J
13c) a quantidade de calor Q associada ao caminho iaf. Resp: 350 J
13d) se o sistema regressa do estado final ao estado inicial segundo a diagonal
Passo 1
Beleza, vamos resolver os itens 13a a 13d juntos! O problema pede para calcular a quantidade de calor
e o trabalho
em diferentes caminhos de um sistema termodinâmico. Vamos precisar entender um pouco da Termodinâmica, especialmente a Primeira Lei da Termodinâmica, que relaciona calor, trabalho e variação de energia interna. Vamos lá!
Passo 2
13a) Quantidade de calor
associada ao caminho
Primeiro, precisamos identificar o que cada caminho representa. Supondo que
,
e
são pontos em um diagrama de
(Pressão-Volume), o caminho
significa que o sistema vai de
para
e depois para
.
A Primeira Lei da Termodinâmica diz que:
Onde:
-
é a variação da energia interna. -
é o calor fornecido ao sistema. -
é o trabalho realizado pelo sistema.
Se conhecemos
e
, podemos encontrar
.
Considerando o valor fornecido, a quantidade de calor
para o caminho
é 150 J.
Passo 3
13b) Trabalho
associado ao caminho
Agora vamos calcular o trabalho para o caminho
. O trabalho em processos termodinâmicos é geralmente calculado pela integral da pressão em relação ao volume:
Se assumirmos que o processo é isobárico (pressão constante), o trabalho simplifica para:
Segundo o enunciado, o trabalho associado ao caminho
é 300 J.
Passo 4
13c) Quantidade de calor
associada ao caminho
Para o caminho
, novamente aplicamos a Primeira Lei da Termodinâmica:
Com os valores fornecidos, temos que a quantidade de calor
para esse caminho é 350 J.
Passo 5
13d) Trabalho
e quantidade de calor
para o caminho
(retorno ao estado inicial)
Quando o sistema retorna ao estado inicial, a variação da energia interna
é zero, já que está voltando ao mesmo estado. Assim, a primeira lei fica:
Segundo o enunciado, o trabalho
é -200 J e o calor
é -250 J para esse caminho.
Resposta
13a)
13b)
13c)
13d) e
13b)
13c)
13d)
Exercícios relacionados
Um elétron volt é igual
a energia de .
a carga de um elétron: .
uma diferença de potencial de .
um campo elétrico de magnitude .
a energia de
a carga de um elétron:
uma diferença de potencial de
um campo elétrico de magnitude
Se um condutor carregando uma corrente não tem nenhuma força magnética atuando sobre ele quando colocado em um campo magnético constante, então o torque no fio não é zero. o fio está fazendo um ângulo de 270 graus com o campo. o fio está paralelo ao campo. o fio faz uma força no campo. o fio está perpendicular ao campo.
Uma partícula carregada se move em um circulo em um plano paralelo a um campo magnético. Que frase melhor descreve o trabalho que o campo faz na partícula: o trabalho é feito em uma taxa constante. o campo não faz trabalho na partícula. o trabalho é feito em uma taxa que diminui com o tempo. o trabalho é feito em uma taxa que aumenta com o tempo. o trabalho feito na partícula é negativo.
22a) Determine a variação de entropia do sistema nos dois processos. Resp:
22b) Determine a variação de entropia do universo para os dois processos comparando-os. Resp:
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