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Exercícios Resolvidos de Primeira Lei da Termodinâmica

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Enunciado

Qual das alterações abaixo não pode ocorrer em um gás ideal?

A) Aumentar a sua temperatura sem acrescentar calor a ele

B) Acrescentar calor a ele sem aumentar a sua temperatura

C) Realizar trabalho sobre ele sem aumentar sua temperatura

D) Aumentar sua energia térmica sem aumentar sua temperatura

E) Aumentar sua energia térmica sem acrescentar calor a ele

Passo 1

Pra responder essa questão, precisamos lembrar da primeira lei da termodinâmica

Δ U = Q + W

Onde Q é o calor absorvido pelo sistema, Δ U é a energia interna (ou energia térmica), que é diretamente proporcional à temperatura do gás, e W é o trabalho realizado sobre o gás (se quisermos pensar em trabalho realizado pelo o gás, temos que inverter o sinal do W).

Passo 2

Vamos analisar as alternativas:

  1. Aumentar a sua temperatura sem acrescentar calor a ele

    2. Sem acrescentar calor quer dizer Q = 0 , adiabático.

    Δ U = 0 + W

    Aumentar a temperatura quer dizer Δ U > 0 . Isso é possível desde que W > 0 : trabalho seja realizado sobre o sistema.

  2. Acrescentar calor a ele sem aumentar a sua temperatura

    3. Sem aumentar a temperatura: Δ U = 0 , isotérmico.

    Q = - W

    Acrescentar calor: Q > 0 . É possível desde que W < 0 : o sistema realize trabalho.

  3. Realizar trabalho sobre ele sem aumentar sua temperatura

    4. Então Δ U = 0 , isotérmico.

    Q = - W

    Realizar trabalho sobre ele: W > 0 . É possível desde que Q < 0 também.

  4. Aumentar sua energia térmica sem aumentar sua temperatura

    5. Como energia térmica é diremente proporcional a temperatura, então essa alternativa é IMPOSSÍVEL!

  5. Aumentar sua energia térmica sem acrescentar calor a ele

Q=0, adiabático.

Δ U = W

Basta W > 0 para aumentar sua energia térmica. É possível.

Resposta

D) Aumentar sua energia térmica sem aumentar sua temperatura

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