Quais são as variações de energia interna, entalpia e entropia do sistema quando um ciclo completo é realizado pelo gás a partir do ponto A. Justifique suas respostas.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você perguntou sobre as variações de energia interna, entalpia e entropia quando um gás completa um ciclo a partir do ponto A. Estamos falando de Termodinâmica, que estuda como a energia se comporta em sistemas físicos. Para resolver isso, vamos precisar entender o que cada uma dessas grandezas representa e como elas se comportam em um ciclo completo.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é um ciclo termodinâmico. Imagine que o gás passa por uma série de processos e, ao final, retorna ao ponto de partida (ponto A). Isso significa que todas as propriedades de estado do gás, como pressão, volume e temperatura, voltam aos seus valores iniciais.
Passo 3
Vamos falar da energia interna (U). Na termodinâmica, a energia interna é uma função de estado, ou seja, depende apenas do estado atual do sistema, não de como ele chegou lá. Como o gás retorna ao ponto A, a energia interna final será igual à inicial. Portanto, a variação de energia interna (
) em um ciclo completo é:
Passo 4
Agora, a entalpia (H). A entalpia também é uma função de estado e está relacionada à energia interna mais o produto da pressão pelo volume (
). Assim como a energia interna, a entalpia final será igual à inicial após um ciclo completo. Logo, a variação de entalpia (
) é:
Passo 5
Por último, a entropia (S). A entropia é uma medida da desordem do sistema, e para processos reversíveis em um ciclo completo, a variação total de entropia do sistema também será zero, já que ele retorna ao estado inicial sem ganho ou perda de desordem líquida. Então, a variação de entropia (
) é:
Resposta
Em um ciclo completo realizado pelo gás a partir do ponto A, as variações de energia interna, entalpia e entropia do sistema são todas iguais a zero: