(Cefet - RJ) Termodinâmica

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(Cefet - RJ) Termodinâmica

Mensagem por Leandro Blauth em Seg Nov 12 2012, 11:25

Tenho uma dúvida sobre a seguinte questão:

No mecanismo abaixo,
inicialmente o êmbolo E está na posição 1, encontrando-se a parte C
preenchida por um gás ideal. Em determinado momento, o gás é aquecido,
recebendo 400 cal de uma fonte, o que provoca um deslocamento de 8 cm do
êmbolo. Despreze os atritos e as massas da mola e do êmbolo. (
Considere K = 500 N / cm e 1 cal = 4 J).



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Clique na imagem para fixá-la na tela.


Calcule:

a) o trabalho realizado pelo gás durante a compressão da mola;

b) a variação da energia interna do gás, em joules.

Spoiler:
Gabarito: a) 160J ; b) 1440J

A dúvida é a seguinte: na alternativa a, pra encontrar a resposta do gabarito, se deve considerar o princípio da conservação e montar a relação seguinte:

[Você precisa estar registrado e conectado para ver esta imagem.]

Mas, uma vez que [Você precisa estar registrado e conectado para ver esta imagem.], o correto não seria fazer o seguinte:

[Você precisa estar registrado e conectado para ver esta imagem.]

Sendo que [Você precisa estar registrado e conectado para ver esta imagem.]

Mas, fazendo desse jeito não dá pra resolver porque não temos [Você precisa estar registrado e conectado para ver esta imagem.].

Bom, gostaria de saber se o jeito correto é esse último mesmo, de modo que o enunciado está incorreto.
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Re: (Cefet - RJ) Termodinâmica

Mensagem por Euclides em Seg Nov 12 2012, 15:08

A energia potencial elástica é dada pelo quadrado da compressão (ou esticamento) da mola, que no caso é 8cm e não pela diferença dos quadrados dos comprimentos.

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Re: (Cefet - RJ) Termodinâmica

Mensagem por thiago ro em Seg Nov 12 2012, 15:36

euclides me corrija se eu estiver errado o trabalho nao seria -160J

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Re: (Cefet - RJ) Termodinâmica

Mensagem por Euclides em Seg Nov 12 2012, 16:04

thiago ro escreveu:euclides me corrija se eu estiver errado o trabalho nao seria -160J
O trabalho realizado pelo gás é positivo.

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Re: (Cefet - RJ) Termodinâmica

Mensagem por thiago ro em Seg Nov 12 2012, 18:30

entao quando o trabalho é negativo?

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Re: (Cefet - RJ) Termodinâmica

Mensagem por Euclides em Seg Nov 12 2012, 18:38

thiago ro escreveu:entao quando o trabalho é negativo?

um trabalho espontâneo é positivo, um trabalho forçado é negativo. Um gás aquecido se expande espontâneamente e realiza trabalho sobre o meio. De outra maneira,

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Re: (Cefet - RJ) Termodinâmica

Mensagem por thiago ro em Seg Nov 12 2012, 18:59

e euclides só para fechar o raciocinio quando ele é há um trabalho forçado?

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Re: (Cefet - RJ) Termodinâmica

Mensagem por Leandro Blauth em Seg Nov 12 2012, 19:03

Primeiramente, muito obrigado pela resposta.

A opção de usar [Você precisa estar registrado e conectado para ver esta imagem.] só seria válida caso [Você precisa estar registrado e conectado para ver esta imagem.] fosse zero, como o senhor considerou. Porém, o enunciado não dá essa informação e, pelo sistema, parece que isso na verdade não ocorre, pois antes da expansão o gás já exercia certa pressão no êmbolo, de modo que a mola já estava sob uma compressão [Você precisa estar registrado e conectado para ver esta imagem.] .

Ao conservar a energia do sistema, se chega à expressão [Você precisa estar registrado e conectado para ver esta imagem.]

, e não a isso: [Você precisa estar registrado e conectado para ver esta imagem.] , que é algo bem diferente.
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Re: (Cefet - RJ) Termodinâmica

Mensagem por thiago ro em Seg Nov 12 2012, 19:10

valeu Leandro e Euclides pelas explicaçoes.

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Re: (Cefet - RJ) Termodinâmica

Mensagem por Leandro Blauth em Seg Nov 12 2012, 19:57

Olá thiago!

Cara, só pra avisar: eu estava, na verdade, argumentando com o senhor Euclides. Tenho quase certeza que meu raciocínio está correto, mas não estou totalmente certo (às vezes viajo na maionese ou esqueço de considerar algumas coisas), por isso ainda aguardo a resposta do Euclides ou de outra pessoa que apoie ou refute minha ideia.
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Re: (Cefet - RJ) Termodinâmica

Mensagem por Euclides em Seg Nov 12 2012, 20:21

No mecanismo abaixo, inicialmente o êmbolo E está na posição 1, encontrando-se a parte C preenchida por um gás ideal.

quando eu li isso entendi que o sistema foi montado assim e, portanto, a mola estava em seu estado natural.

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Re: (Cefet - RJ) Termodinâmica

Mensagem por Leandro Blauth em Seg Nov 12 2012, 21:09

Eu não sou nenhum especialista em experimentos e modos de expressá-los, mas entendo por isso que sistema 1 está em equilíbrio, com a força da mola equilibrando a pressão inicial do gás antes de ser aquecido.

Até porque, o enunciado afirma que os 8cm de deslocamento se devem a uma expansão do gás depois de receber calor. Então os 8 cm se devem ao calor empregado no gás, não tendo nada a ver com a pressão inicial do gás, de modo que uma distensão devido à pressão do gás antes de ser aquecido nada tem a ver com o problema proposto.
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Re: (Cefet - RJ) Termodinâmica

Mensagem por Euclides em Seg Nov 12 2012, 21:30

O sistema pode estar em equilíbrio com a pressão ambiente equilibrando a pressão do gás, sem necessidade da mola. Como uma bola de gás fica em equilíbrio após enchida. Com aquecimento expande.

Pode entender como desejar, porém.

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Re: (Cefet - RJ) Termodinâmica

Mensagem por Leandro Blauth em Ter Nov 13 2012, 08:16

Ah, desta forma pode ser mesmo...

Obrigado Euclides. Um abraço!
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Re: (Cefet - RJ) Termodinâmica

Mensagem por georges123 em Ter Ago 12 2014, 17:39

Desculpe reviver o tópico, mas pela lei de Hooke a intensidade da força que causa deformação na mola não é dada por:
F=K.M ENTÃO F = (500)( 8 )= 4.10^3N(FORÇA DO GÁS SOBRE A MOLA )
O trabalho de um gás é dado por: W=F.(∆H) então w = 4.10^3N . 8.10^-2 M = 320 J

Se alguém puder me responder onde eu errei ficarei grato.
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