Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 19.Problemas - Ex. 44
Um sistema termodinâmico vai do estado até o estado mostrado na Figura 19.29 pelo caminho , o trabalho realizado pelo sistema é igual a . pelo caminho , é igual a . As energias internas de cada um dos quatro estados mostrados na Figura são , , e . Determine o calor trocado em cada um dos quatro processos , , e e verifique, em todos, se o sistema absorve ou liberta calor.
Passo 1
Vamos usar a primeira lei da termodinâmica para cada um dos processos:
Lembrando que um gás só trabalha se houver variação de volume, caso contrário, .
Passo 2
Com isso, podemos ver que a equação para os caminhos e se reduz a:
Vamos calcular então primeiro :
Substituindo os valores, o calor será:
Repetindo a ideia para :
Passo 3
Para o caso dos caminhos e , o gás aumenta de volume, então o trabalho sempre será positivo. Apesar do enunciado só ter dado os trabalhos dos caminhos e , sabemos que todo o trabalho se concentra somente nos processos e porque as outras partes não têm variação de volume. Aplicando a primeira lei da termodinâmica para , a gente fica com:
E como:
A gente fica com:
Isolando :
E substituindo os valores:
Usando o mesmo raciocínio para o caminho :