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:

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

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