de (para o qual ), à pressão de atm e temperatura de , é comprimido adiabaticamente até o volume de e depois resfriado, a volume constante, até voltar à pressão inicial. Finalmente, por expansão isobárica, volta à situação inicial. (a) Represente o processo no plano , indicando (atm), (l) e (K) para cada vértice do diagrama. (b) Calcule o trabalho total realizado; (c) Calcule e para cada etapa.

Para calcular a temperatura , vamos usar a lei dos gases ideais para comparar os pontos e :

E fazemos o mesmo para a temperatura , agora comparando os pontos e :

Agora é só completar o gráfico:

(b) Para calcular o trabalho total realizado, primeiro vamos considerar o processo .

Como esse processo é adiabático, a primeira lei da termodinâmica diz que:

E para calcular a variação de energia interna, podemos usar a seguinte fórmula:

Onde o número de moles do gás pode ser calculado usando a lei dos gases ideais em qualquer ponto do gráfico:

E falta também calcular . Para isso podemos usar o fato de que e a seguinte fórmula:

Substituindo na fórmula:

E então:

O trecho é isovolumétrico, então o trabalho é nulo. Já o trecho é isobárico, então podemos calcular o trabalho usando a seguinte fórmula:

Convertendo e :

Agora é só somar esses dois valores:

(c) E finalmente, queremos calcular a variação da energia interna e o calor para cada etapa.

No trajeto , que é adiabático, temos e já calculamos .

No trajeto , que é isovolumétrico, o trabalho é nulo, então :

No trajeto , a primeira lei da termodinâmica dá:

E usando a mesma fórmula de antes: