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)