Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 18.Problemas Adicionais - Ex. 81
Uma amostra de gás sofre uma transição de um estado inicial para um estado final por três diferentes trajetórias (processos), como mostra o diagrama da figura, onde . A energia transferida para o gás como calor no processo é . Em termos de , qual é (a) a energia transferida para o gás como calor no processo e (b) a variação da energia interna do gás no processo ?
Passo 1
Nós temos 3 processos distintos entre si mas que têm os mesmos estados inicial e final. Como a variação de energia interna não depende do caminho para processos reversíveis então vamos ter que
E é a partir daqui que vamos resolver esse problema, beleza?
Passo 2
Escrevendo a primeira lei da termodinâmica para os processos 1 e 2
A letra (a) pede o calor da etapa 2, logo
O enunciado já nos disse que , então nos falta e .
Passo 3
Para calcular e , podemos calcular a área abaixo de cada uma dessas curvas no diagrama !
O processo é isobárico, logo a área abaixo da sua curva é um retângulo, assim
Já o processo 2 tem como área um trapézio de base menor e base maior e altura , assim
Agora podemos calcular o calor do processo 2
Passo 4
A variação de energia do processo 3 é igual à variação de energia interna do processo 1
Como já temos todas as informações do processo 1
Resposta
(a)
(b)