Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 19.Problemas - Ex. 43
Quando um sistema vai do estado até o estado (Figura 19.28) pelo caminho , um calor igual a flui para o interior do sistema, e um trabalho de é realizado pelo sistema. a) Qual é o calor que flui para o interior do sistema pelo caminho , sabendo que o trabalho realizado pelo sistema é igual a ? b) Quando o sistema retorna de para pelo caminho encurvado, o valor absoluto do trbalho realizado pelo sistema é igual a . O sistema absorve ou libera calor? Qual é a quantidade desse calor? c) Sabendo que e , calcule os calores absorvidos nos processos e .
Passo 1
Vamos usar a primeira lei da termodinâmica para os dois caminhos:
Como é independente do caminho, apenas o que importa são os pontos inicial e final, ela será igual para o caminho e o caminho
Passo 2
Vamos então calcular usando as informações do caminho :
E usar o valor que encontramos para calcular o calor que flui para o sistema no caminho :
O trabalho já é dado no enunciado, isolamos :
E substituímos os valores:
Passo 3
b) Como agora o sistema vai de para , a variação de energia interna muda de sinal em relação ao que calculamos antes:
Além disso, como o volume diminui, então o trabalho do gás é negativo:
E usando a primeira lei da termodinâmica:
Ficamos com o seguinte calor:
Como o sinal é negativo, o sistema libera calor.
Passo 4
c) Beleza, todo o trabalho do caminho está na parte , porque em o volume não varia, e o gás não trabalha, assim:
A primeira lei da termodinâmica fica, considerando e dados na letra (c):
Isolando e substituindo os valores:
Agora para o calor no caminho , basta pegarmos o calor do caminho e subtrairmos o que achamos em , que será o calor só do processo :
Substituindo valores: