Um gás em um conjunto cilindro-pistão percorre um ciclo termodinâmico composto por três processos em série, iniciando no estado 1, em que , , como a seguir:
Processo 1-2: Compressão com , , , .
Processo 2-3: , .
Processo 3-1: .
Não há variações na energia cinética ou potencial.
Determine , e , todos em .
Passo 1
O exercício fala sobre três processos realizados por um gás que completam um ciclo: o gás começa no estado 1, passa pelo processo 1-2 até alcançar o estado 2, percorre o processo 2-3 e, por último, volta para o estado 1 pelo processo 3-1.
Para ligar os valores de energia interna, calor e trabalho que o exercício nos dá, com os valores de troca de calor e energia interna que ele pede, precisamos usar a primeira lei! Antes, temos que lembrar que o exercício despreza variações de energia cinética e potencial! Ou seja, as trocas de energia por calor e trabalho só geram variação na energia interna!
Por isso, para achar , vamos usar a primeira lei no processo 1-2.
Onde o enunciado infoma que:
Para achar vamos usar a pimeira lei no processo 2-3.
Onde o enunciado infoma que:
Para achar vamos aplicar a primeira lei no ciclo.
Onde o enunciado infoma que:
Logo, temos todos os dados que precisamos para calcular as incógnitas. Por isso, vamos fazer a substituição de valores no próximo passo!
Passo 2
Vamos começar as contas por .
Substituindo os dados na equação de , encontramos:
Por último, vamos calcular .
Esses são os três resultados que estávamos buscando!