Termoninâmica

O gráfico representa a transformação de um gás ideal que passa do estado I para o estado II e, depois, do estado II para o estado III.




Para que o gás passe do estado I para o II, é necessário que se lhe forneçam 100 kJ de calor; para que passe do estado II para o III, que se lhe retirem 50 kJ de calor. Sabe-se que a pressão do gás no estado I é de 100 kPa. Pode-se afirmar que a variação da energia interna do gás ao passar do estado I para o III é igual a:

(A) zero
(B) - 200 kJ
(C) - 50 kJ
(D) - 140 kJ
(E) - 150 kJ

A variação de energia interna é a diferença entre o calor e o trabalho realizado pelo gás.

Matematicamente :

∆U = Q - Շ

De I a II ,perceb-se que a presão não varia , veja :

P1. V1 / T1 = P2 . V2/ T2

P1 . 10 / 100 = P2 . 12 / 120
P1 = P2

Portanto , o trabalho realizado será :
Շ = p.∆V = 100.10³.(12-10) = 200.10³J

Das variações de energia interna :

∆U(I-II) = 100.10³ - 200.10³ = -100.10³J
.'. UI - UII = -100.10³J


Como de II á III o volume não varia , o gás não realiza trabalho , visto que : Շ = p.∆V

Como ∆V = 0 -> Շ = 0

Consequencia :
∆U = Q - Շ ->
∆U = Q

Como foi retirado 50kJ

Temos que UII - UIII = -50kJ

Somando a primeira equação com a primeira , veja o que acontece :

UI - UII = -100.10³J
UII - UIII = -50.10³J

UI - UIII = -150.10³J = -150kJ

Gabarito : Letra (E)

De imediato, também havia encontrado a resposta -150kJ (que é o gabarito oficial).Mas me deparei com outra opção de resposta: se no processo (ao passar do estado I para o III) ∆T=0, então ∆U=0.

Seria essa constatação correta? A resposta ∆U=0 seria válida?

Simone 1000 escreveu:Também havia encontrado a resposta -150kJ (que é o gabarito oficial).

Mas me deparei com uma questão: se no processo global (ao passar do estado I para o III) ∆T=0, então ∆U=0.

Seria essa constatação correta?

Sim, está correta.

A variação de energia interna só depende da temperatura.

Se não houver variação de temperatura, não há variação da energia interna.

Parece-me que há um problema com essa questão. Numa expansão isobárica, a quantidade de calor (Q) absorvida pelo gás é sempre maior que o trabalho realizado. De acordo com o enunciado, o gás recebe 100kJ  e realiza trabalho de 200KJ? Acho que essa questão deveria ter sido anulada.