Qual(ais) dos seguintes processos envolve(m) necessariamente trabalho?
Você empurra um pistão dentro de um cilindro de paredes adiabáticas com gás, aumentando a temperatura do mesmo. Você coloca um cilindro (de paredes diatérmicas) com gás dentro de água quente. O gás expande empurrando um pistão para cima de forma a levantar um peso. Um bloco de aço é mantido sobre a chama de uma vela.
todos esses processos.
nenhum desses processos.
Passo 1
Vamos analisar, os processos separadamente.
Começando pelo processo :
Bem, pela primeira lei da termodinâmica temos que
Como as paredes do cilindro são adiabáticas, não a troca de calor então
Assim,
Como no processo há aumento da temperatura, então há variação da energia interna, sendo assim há trabalho.
Passo 2
Analisaremos o processo agora.
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.
Passo 3
Já o processo três envolvem o aquecimento de um gás.
Nesse processo, estamos transferindo calor para o bloco que vai varia sua temperatura, assim variando a energia interna. Porém esse processo pode esta sendo feito sobre um processo em que o volume não varie, então teríamos , mas também poderia ser feito por um processo a pressão constante, .
Então depende de como esse processo será feito para sabermos se haverá ou não trabalho. Por isso nesse caso o trabalho não é obrigatório, depende do processo escolhido.
Assim, os casos e o trabalho é necessário, já no caso não.
Resposta
Alternativa