Foi visto em sala de aula que
, sob pressão constante. Considere que um processo em que
não é constante em todo o período do processo, mas para qual as pressões inicial e final são iguais, como num processo cíclico. O valor de
é necessariamente igual a q nesse caso? Justifique.
Passo 1
Vamos resumir o que foi pedido na questão. A gente viu que, em pressão constante, a variação de entalpia (
) é igual ao calor trocado (
). Agora, o exercício pergunta o que acontece se a pressão não for constante durante todo o processo, mas as pressões inicial e final são iguais, como em um processo cíclico. A gente precisa descobrir se, nesse caso,
ainda é igual a
e justificar a resposta. Para resolver isso, vamos precisar entender o conceito de entalpia e como ela se relaciona com processos em diferentes condições de pressão.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é entalpia. A entalpia (
) é uma função termodinâmica que representa o conteúdo energético de um sistema à pressão constante. A variação de entalpia (
) durante um processo é igual ao calor trocado com o ambiente quando a pressão é constante (
). Isso é válido especificamente para processos isobáricos, ou seja, com pressão constante.
Passo 3
Agora, vamos analisar o caso apresentado no exercício. O processo não tem pressão constante durante todo o período, mas as pressões inicial e final são iguais, caracterizando um processo cíclico. Em um processo cíclico, o sistema retorna ao estado inicial, o que implica que a variação de entalpia total ao final do ciclo é zero, já que entalpia é uma função de estado.
Passo 4
No entanto, o exercício quer saber se, mesmo com a pressão não constante durante todo o processo, a variação de entalpia (
) é igual ao calor
. Como vimos,
só é válido para processos com pressão constante. Se a pressão varia durante o processo, essa igualdade não necessariamente se mantém, mesmo que a pressão final seja igual à inicial. Portanto, em processos onde a pressão varia,
não é necessariamente igual a
.
Passo 5
Para justificar, pense que quando a pressão não é constante, parte do calor fornecido ao sistema pode ser usado para realizar trabalho de expansão ou compressão, além de alterar a entalpia. Assim, o calor
não está apenas relacionado à variação de entalpia, mas também ao trabalho realizado, quebrando a igualdade
.
Resposta
Não, quando a pressão não é constante durante o processo, mesmo que a pressão inicial e final sejam iguais em um processo cíclico, a variação de entalpia (
) não é necessariamente igual ao calor
. Isso ocorre porque, com pressão variável, o calor fornecido também pode ser utilizado para realizar trabalho, além de modificar a entalpia, quebrando a igualdade válida apenas para processos com pressão constante.