Física Termodinâmica e Ondas – Young e Freedman – 12 edição – Capítulo 19 – Problemas - 42.
(Cap 19 – Prob 42) Meio mol de um gás ideal vai do estado ao estado , como mostra a figura .
- Calcule a temperatura final do gás.
- Calcule o trabalho realizado sobre o gás ou pelo gás enquanto passa do estado ao estado .
- O calor deixa o sistema ou entra no sistema durante esse processo? Que quantidade de calor? Explique.
Passo 1
Olá, tudo bem? Vamos começar?
Letra a)
Como estamos lidando com um gás ideal, podemos usar a equação de estado nesse caso.
Temos os valores de pressão e de volume (do gráfico). Temos também o número de mols e a constante dos gases. Então é só aplicar na equação dos gases e determinar a temperatura .
Passo 2
Letra b)
O trabalho realizado, quando temos um diagrama é a área embaixo da curva!! Vou dividir a área em dois, saca só:
A área é um triângulo de base e altura . A área é um retângulo de base e altura . Daí fica tranquilo calcular o trabalho:
E sabemos que o trabalho é positivo pois há uma expansão!
Passo 3
Letra c)
Como já temos o trabalho realizado e queremos o calor, vamos usar aqui a primeira lei:
Mas não temos a variação da energia interna! Bom, mas ela se relaciona com a temperatura, então como temos a temperatura em , podemos encontrar a temperatura em e determinar .
Usando novamente a equação de estado em temos que é:
Opa! Encontramos que ! Ou seja, não há variação de temperatura entre os estados inicial e final! Sendo assim . Então todo trabalho realizado é por conta do calor!
Saca só:
Passo 4
E como o calor é positivo, isso significa que ele entra no sistema!
Para um gás ideal, o volume do gás aumenta, então o trabalho realizado pelo gás é positivo.
Beleza? Vamos pra próxima?