Um gás é confinado em um cilindro equipado com um pistão e um aquecedor elétrico, como mostrado na ilustração desse exercício. Suponha que se forneça corrente para o aquecedor de tal forma que sejam adicionados 100J de energia. Considere duas situações diferentes. No caso (1) é permitido que o pistão se mova à medida que a energia é adicionada. No caso (2) o pistão está fixo, de tal forma que não se possa mover.
a) Em qual caso o gás tem a maior temperatura depois da adição da energia elétrica?
b) O que você pode dizer sobre os valores de q e w em cada um desses casos?
c) O que você pode dizer sobre os valores relativos de para o sistema (o gás no cilindro) nos dois casos?
Passo 1
a) A temperatura está diretamente ligada à energia interna. Quanto maior a variação da energia interna, maior a temperatura!
No caso 1, como o pistão pode se mover, o gás pode realizar trabalho! Quando o gás realiza trabalho, ele diminui a variação de energia interna, diminuindo assim o aumento de temperatura!
Por isso, a temperatura vai ser maior no caso 2.
Passo 2
b) Como o calor é cedido pelo aquecedor elétrico ao sistema, .
Quanto ao trabalho, no caso 1 ele é negativo, já que é o ar que realiza o trabalho. (
No caso 2, como o pistão não pode se mover, não há variação de volume, e o trabalho vai ser 0! (
Passo 3
c) Como no caso 2, e é certo que , já que, pela primeira lei da termodinâmica,
Já no caso 1, o valor de vai depender dos valores de e de , já que eles tem sinais opostos.
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)