Um gás ideal inicialmente num estado em equilíbrio térmico sofre três processos termodinâmicos, executando o ciclo , como descrito pela figura abaixo. Podemos afirmar que:
I – Estes processos combinados descrevem um refrigerador
II – O calor total recebido pelo sistema é positivo,
III – A energia interna do gás em é menor que em
IV – Em módulo, o trabalho total envolvido nestes processos é dado pela área interna à curva
Destas afirmações, as corretas são:
(a) I, II e IV
(b) I e IV
(c) II, III e IV
(d) I e II
Passo 1
Vamos olhar cada uma das opções!
I – Estes processos combinados descrevem um refrigerador
Num ciclo temos que a variação de energia interna é nula e o calor é dado por
O trabalho no ciclo é positivo se o ciclo estiver acontecendo no sentido horário no diagrama e será negativo se estiver no sentido anti-horário. Como o nosso ciclo acontece no sentido anti-horário, então
Ou seja, o sistema está doando calor, o que representa um refrigerador.
Essa opção é CORRETA!
Passo 2
II – O calor total recebido pelo sistema é positivo,
Já vimos no passo anterior que .
Essa opção está ERRADA!
Passo 3
III – A energia interna do gás em é menor que em
A energia interna de um gás monoatômico é dada por
A equação dos gases ideais é dada por
Assim a energia interna é dada por
Em , a energia interna será
Já em , será
Pelo diagrama , vemos que , assim
Como , temos que !
Então essa afirmação está ERRADA!
Passo 4
IV – Em módulo, o trabalho total envolvido nestes processos é dado pela área interna à curva
Num ciclo calculamos o trabalho do ciclo como a área dentro da curva do ciclo. Como ele fala em módulo não precisamos nos preocupar sobre o sinal desse trabalho!
Essa afirmação está CORRETA!
Resposta
(b)