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Termodinâmica

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Resolvido Termodinâmica

Mensagem por eduardodudu101 Seg 12 Jul 2021, 00:44

Um recipiente cilíndrico vertical é fechado por meio de um pistão, com 8,00 kg de massa e 60,0 cm² de área, que se move sem atrito. Um gás ideal, contido no cilindro, é aquecido de 30 °C a 100 ºC, fazendo o pistão subir 20,0 cm. Nesta posição, o pistão é fixado, enquanto o gás é resfriado até sua temperatura inicial. Considere que o pistão e o cilindro encontram-se expostos à pressão atmosférica. Sendo Q1 o calor adicionado ao gás durante o processo de aquecimento e Q2 , o calor retirado durante o resfriamento, assinale a opção correta que indica a diferença Q1 – Q2.

a)136 J
b)120 J
c)100 J
d)16 J
e)0 J

Gabarito:
A


Última edição por eduardodudu101 em Seg 12 Jul 2021, 23:37, editado 1 vez(es)
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Resolvido Re: Termodinâmica

Mensagem por Victor011 Seg 12 Jul 2021, 18:23

Oi Eduardo!  Smile

A ideia chave dessa questão é escrever o calor em função do trabalho, pois este é mais fácil de calcular. Usando a primeira lei da termodinâmica, teremos que:

[latex]\Delta U = Q - W[/latex]

Veja que no caso da questão, a temperatura é igual no início e no fim do processo (∆T = 0).
Portanto: ∆U = 0.

Já o Q é o calor resultante no decorrer das duas transformações.
A primera transformação é um aquecimento (+Q1) e a segunda é um resfriamento (-Q2).
Portanto, o calor resultante será: Q = Q1 - Q2.

Finalmente, o W é o trabalho resultante no decorrer das duas transformações.
Para a primeira transformação, que é uma expansão isobárica, teremos que:

[latex]\\W_1 = P_{tot}.\Delta V = (P_{atm}+P_{pist}).\Delta V \\\\ W_1 =\left [ (10^5 \frac{N}{m^2}) + \frac{(8\;Kg).(10\;\frac{m}{s^2})}{.(60.10^{-4}\;m^2)} \right ] .(60.10^{-4}\;m^2).(20.10^{-2}\;m)\\\\ \boxed{W_1 = 136\; J}[/latex]

Para a segunda transformação, que é um resfriamento isovolumétrico, ∆V = 0. Logo: W2 = 0.
Portanto, o trabalho resultante será: W = W1 + W2 = 136 J.

Substituindo os valores na equação da primeira lei da termodinâmica teremos:

[latex]\Delta U = Q - W\\\\0=Q_1-Q_2-136\;J\\\\\boxed{Q_1-Q_2=136\;J}[/latex]
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Resolvido Re: Termodinâmica

Mensagem por eduardodudu101 Seg 12 Jul 2021, 23:34

Tendi! Muito obrigado Victor,excelente resolução Very Happy
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Resolvido Re: Termodinâmica

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