A tabela mostra, para quatro situações, a energia
absorvida ou cedida por um gás ideal na forma de calor e o trabalho
realizado pelo gás ou o trabalho
realizado sobre o gás, todos em joules. Ordene as quatro situações em termos da variação de temperatura do gás, em ordem decrescente.
|
|
|
|
|
---|---|---|---|---|
|
-50 | +35 | -15 | +20 |
|
-50 | +35 | ||
|
-40 | +40 |
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício apresenta quatro situações com informações sobre a energia
(calor) absorvida ou liberada por um gás ideal e o trabalho
realizado pelo gás ou
realizado sobre o gás. Nosso objetivo é ordenar essas situações de acordo com a variação da temperatura do gás, do maior para o menor. Para isso, vamos precisar da primeira lei da termodinâmica e entender como ela se relaciona com a variação de temperatura.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar da primeira lei da termodinâmica, que é expressa pela fórmula:
Aqui,
é a variação da energia interna do sistema,
é o calor trocado e
é o trabalho realizado pelo sistema. Para um gás ideal, a variação de energia interna também está relacionada à variação de temperatura pela fórmula:
Como queremos ordenar pelas variações de temperatura (
), podemos relacionar as duas equações:
Como
(número de mols) e
(capacidade calorífica a volume constante) são constantes para o mesmo gás, a variação de temperatura
é diretamente proporcional a
. Então, basicamente, vamos calcular
para cada situação e ordenar os resultados.
Passo 3
Vamos analisar cada situação:
-
Situação a:
-
J (o gás libera calor) -
J (o trabalho é realizado pelo gás, mas como está negativo, significa que o gás está recebendo trabalho)
Então,J. -
-
Situação b:
-
J (o gás absorve calor) -
J (o trabalho é realizado pelo gás)
Então,J. -
-
Situação c:
-
J (o gás libera calor) -
J (o trabalho é realizado sobre o gás, mas como está negativo, significa que o gás está realizando trabalho)
Então,J. -
-
Situação d:
-
J (o gás absorve calor) -
J (o trabalho é realizado sobre o gás)
Então,J. -
Resposta
A ordem das situações em termos da variação de temperatura do gás, do maior para o menor, é:
Exercícios relacionados
A concentração de moléculas na atmosfera a uma altitude de 2500 km está em torno de 1 molécula
. (a) Supondo que o diâmetro das moléculas é
, determine o livre caminho médio previsto pela Eq. 19-25. (b) Explique se o valor calculado tem significado físico.
Dois anéis de raios
e
são carregados uniformemente com densidades de carga de sinais opostos. A anel maior com uma densidade linear de cargas
, e o menor com
.
a) Calcular o potencial elétrico para os pontos do eixo de simetria do sistema.
b) A partir da resposta anterior calcule o campo elétrico para os pontos ao longo do eixo de simetria (módulo, direção e sentido).
a) Calcular o potencial elétrico para os pontos do eixo de simetria do sistema.
b) A partir da resposta anterior calcule o campo elétrico para os pontos ao longo do eixo de simetria (módulo, direção e sentido).
Força sobre uma espira de corrente em um campo magnético não uniforme. Sabemos que a força resultante sobre uma espira de corrente em um campo magnético uniforme é nula. Porém, o que ocorre quando o vetor campo magnético
não é uniforme? Inicialmente vamos considerar uma espira quadrada que está contida no plano
. A espira possui vértices nos pontos
e conduz uma corrente
no sentido horário. O campo magnético não possui componente
, mas possui componentes em ambas as direções y e
, em que
é uma constante positiva.
b) Calcule o módulo, a direção e o sentido da força magnética exercida sobre cada um dos lados da espira, integrando a seguinte equação ; (1 ponto);
b) Calcule o módulo, a direção e o sentido da força magnética exercida sobre cada um dos lados da espira, integrando a seguinte equação
Dois condutores com carga líquida de q1=1,09e-05 Coulombs e -q1 Coulombs têm uma diferença de potencial de
. Determine a capacitância do sistema em Faradays.