Quais dos seguintes processos envolvem calor?
Você empurra um pistão dentro de um cilindro com gás, aumentando a temperatura do mesmo.
Você coloca um cilindro com gás dentro de água quente. O gás expande empurrando o pistão para cima de forma a levantar um peso. A temperatura do gás não sofre variação .
um bloco de aço é mantido sobre a chama de uma vela.
Passo 1
Vamos analisar, os processos separadamente.
Começando pelo processo :
Bem, pela primeira lei da termodinâmica temos que
Como não é dito nada sobre o cilindro é possível que ele seja adiabático, com as paredes do cilindro sendo adiabáticas, não a troca de calor então
Assim,
O que garante que há aumento da temperatura, sem que haja troca de calor. Pois a variação da energia interna ocorre devido ao trabalho.
Passo 2
Analisaremos o processo agora.
Se a temperatura do gás não sofre alteração então não há variação da energia interna. E pela primeira lei da termodinâmica.
Como
Então nesse processo não haverá troca de calor apenas se o trabalho for zero.
O que não ocorre, porque o trabalho de um gás é dado por
Como há variação do volume, pois o pistão é levantado há a realização de trabalho. Trabalho esse necessário para mover o peso do pistão para cima.
Pela mecânica, podemos dizer que o trabalho é força vezes distância
Como o pistão tem peso, então
Então nesse processo necessariamente tem que haver trabalho, sendo assim necessariamente há troca de calor.
Passo 3
Já o processo três envolvem o aquecimento de um bloco.
Em que o calor do fogo é transferido para o bloco para aumentar sua temperatura. Então há transferência de calor nesse processo.
Assim, os casos e a troca de calor é necessário, já no caso não.
Resposta
Alternativa