Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 18.1 - Ex. 19
Quando um gás ideal sofre um processo isotérmico, (a) nenhum trabalho é realizado pelo sistema, (b) o sistema não absorve calor, (c) calor absorvido pelo sistema é igual à variação de sua energia interna, (d) o calor absorvido pelo sistema é igual ao trabalho que ele realiza.
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão. Se o processo é isotérmico, significa que o gás não teve variação de temperatura.
Aí vamos lembrar da lei da termodinâmica:
Lembra também que para um gás ideal vale que
Onde é o número de moles do gás, constante dos gases e a temperatura do gás. Essa expressão diz para a gente que a energia interna de um gás com quantidade de moléculas constante só depende da sua temperatura.
A quantidade de moléculas do gás permanece a mesma no nosso processo isotérmico. Quando ele descreve esses processos termodinâmicos, podemos considerar isso (a menos que ele diga o contrário mesmo).
Então quer dizer que nossa energia interna do gás só depende da temperatura.
Passo 2
Agora pensa comigo. Se a temperatura ficou constante durante o processo, houve variação na energia interna do gás? Não! Porque a energia interna só depende da temperatura. Se a temperatura não varia, não varia.
Então podemos dizer que
Substuindo isso na lei da termodinâmica:
Isso descreve a letra d! O calor é totalmente convertido em trabalho quando não há mudança de temperatura.