Enunciado

Física - Moysés - Vol. 2 - Ed: 4º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 6

(a) O processo é isotérmico, e a pressão está caindo de um valor até . No plano isso terá a seguinte forma:

No processo a temperatura aumenta até ao longo de uma reta (isso indica um processo isovolumétrico), e a pressão volta ao valor .

E depois disso, para fechar o ciclo, podemos simplesmente voltar ao ponto , então:

Agora falta completar o gráfico com os valores de , e .

Vamos começar olhando para o ponto para calcular :

Agora vamos comparar os pontos e para calcular :

E agora podemos olhar para o ponto para calcular :

Agora podemos colocar esses valores no gráfico:

(b) Agora vamos calcular o trabalho , o calor e a variação de energia interna envolvidos em cada etapa.

Começando pelo trecho , que é um processo isotérmico.

E a fórmula para o trabalho realizado pelo gás em um processo isotérmico:

E então, pela primeira lei da termodinâmica:

Agora vamos considerar o trecho , que é um processo isovolumétrico:

E a fórmula para a variação de energia interna é:

Então, pela primeira lei da termodinâmica:

E por fim vamos considerar o trecho , que é um processo isobárico.

Podemos usar a mesma fórmula de antes para o cálculo da variação de energia interna:

E para calcular o trabalho (temos que usar a pressão em pascal e o volume em metros cúbicos):

Então, pela primeira lei da termodinâmica:

E para o ciclo completo, só precisamos somar todos os valores que calculamos:

(a) Ver desenho.

(b) , e ; , e ; , e . Para o ciclo completo: , e .