Um gás ideal é submetido a um ciclo completo em três etapas: expansão adiabática com um trabalho de 125J , contração isotérmica a 325K e aumento de pressão a volume constante. (a) Plote as três etapas em um diagrama p - V . (b) Qual é a quantidade de calor transferido na etapa 3 ? (c) O calor é absorvido ou cedido pelo gás?

(b) Q = 125J .(c) O calor é absorvido pelo gás.

Enunciado

Vamos entender a ideia geral pra construir esse gráfico.

O eixo vai representar a pressão do gás, e o eixo vai representar o volume.

A expansão adiabática é uma curva que obedece a essa equação aqui:

Perceba que a seta aponta no sentido em que o volume aumenta.

A contração isotérmica é uma curva parecida com a adiabática, mas apontando no outro sentido. Ela segue essa equação aqui:

E o aumento de pressão a volume constante é só uma reta apontando pra cima:

Pronto, esse já é um esboço razoável! É só acrescentar os títulos e escalas nos eixos.

(b) Pra medir a quantidade de calor transferido naquela etapa, vamos pensar o seguinte.

Na parte isotérmica, a variação da energia interna é zero, concorda?

E na parte adiabática, como o calor trocado é zero, a energia interna é igual a menos trabalho:

Beleza, e na etapa que queremos (o segmento verde no gráfico). Como não existe variação de volume, o trabalho é zero, então:

Mas como a variação da energia interna no ciclo inteiro tem que zero, e até agora a energia é :

Pronto!

(b) .