1) Considere um pistão metálico contendo gás Hélio a 273K e 1atm. Qual das manipulações abaixo pode ser considerada como um processo adiabático?
A) O pistão é mergulhado em uma mistura de água com gelo e é lentamente comprimido até o gás reduzir seu volume pela metade.
B) O pistão é travado de modo a não poder se mover, e é colocado sobre uma chama até a pressão do gás dobrar.
C) O pistão é rapidamente comprimido até a pressão do gás dobrar
D) O pistão é comprimido pela ação de uma força externa constante, mantendo sua velocidade constante até o gás reduzir seu volume pela metade.
E) O pistão é aberto de modo a deixar o gás escapar para a atmosfera.
Passo 1
Processo adiabático é aquele em que não há trocas de calor, .
Isso acontece quando o sistema tem um bom isolamento térmico ou quando o processo ocorre rápido o suficiente para que não haja tempo pra ter trocas de calor.
Vamos analisar as alternativas.
Passo 2
A) O pistão é mergulhado em uma mistura de água com gelo e é lentamente comprimido até o gás reduzir seu volume pela metade.
A mistura de água com gelo vai manter a temperatura constate, e o processo lento vai garantir que tenha trocas de calor. Logo, o processo é isotérmico, e não adiabático.
B) O pistão é travado de modo a não poder se mover, e é colocado sobre uma chama até a pressão do gás dobrar.
Pistão travado, o volume é constante. Logo, processo isovolumétrico, e não adiabático.
C) O pistão é rapidamente comprimido até a pressão do gás dobrar.
Opa, processo rápido! Não tem isolamento mas é feito rapidamente, então deve ser adiabático!! Temos nossa resposta, mas vamos confirmar exluindo as outras alternativas.
D) O pistão é comprimido pela ação de uma força externa constante, mantendo sua velocidade constante até o gás reduzir seu volume pela metade.
Força externa constante. Pressão é igual a força sobre área, então pressão constante. Processo isobárico, e não adiabático.
E) O pistão é aberto de modo a deixar o gás escapar para a atmosfera.
Nesse caso temos uma expansão livre, com trocas de calor livres pela atmosfera. Então não é adiabático.
Resposta
C) O pistão é rapidamente comprimido até a pressão do gás dobrar.