Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 19.Problemas Adicionais - Ex. 75
A temperatura de de um gás com é aumentada de . Se o processo é conduzido a volume constante, qual é (a) o calor transferido, (b) o trabalho realizado pelo gás, (c) a variação da energia interna do gás e (d) a variação da energia cinética de translação? Se o processo é conduzido à pressão constante, qual é (e) , (f) , (g) e (h) ? Se o processo é adiabático, qual é (i) , (j) , (k) e (l) ?
Passo 1
(a) A fórmula para o calor transferido é bem simples, já que o processo acontece a volume constante:
Passo 2
(b) Bom, como o processo acontece a volume constante, nenhum trabalho é realizado! Ou seja:
Passo 3
(c) Agora a variação da energia interna do gás sai facilmente pela primeira lei da termodinâmica:
Ótimo, vamos em frente.
Passo 4
(d) A variação da energia cinética de translação é:
Passo 5
(e) Agora vamos fazer a mesma coisa, só que imaginando um processo que acontece a pressão constante.
A fórmula do calor trocado vai ser:
Onde:
E então:
Passo 6
(f) E calcular o trabalho também é bem tranquilo, como a pressão é constante:
Mas pela lei dos gases ideais:
Então:
Passo 7
(g) A variação da energia interna agora sai pela primeira lei da termodinâmica:
Passo 8
(h) E a variação da energia cinética de translação não muda nada em relação ao nosso outro cálculo:
Passo 9
(i) Se o processo é adiabático, o calor trocado pelo gás é:
Passo 10
(j) Como a variação da energia interna é a mesma dos outros processos (a variação de temperatura é a mesma), vamos usar a primeira lei da termodinâmica:
Passo 11
(k) A variação da energia interna já foi até usada:
Passo 12
(l) E a variação da energia de translação também é a mesma!
Beleza, conseguimos.
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(i)
(j)
(k)
(l)