Leis Da Termodinâmica

Leis da Termodinâmica

1. Um gás ideal passou do estado A para o estado B, como mostra o gráfico abaixo. Sabendo que 1atm = 105 Pa. Determine:

a) o trabalho realizado pelo gás nessa transformação.

b) a variação da energia interna do gás sabendo que durante o processo o gás recebe 4000J

p (atm) A

4,0

B

2,0

V (L)

0 2 10

Resolução:

a) Lembrando que para um diagrama p x V, o trabalho de gás é dado pela área abaixo da reta. Podemos verificar que a figura geométrica é um trapézio. Assim:



Como 1atm = 105 Pa e 1L = 10 – 3m³, temos:

Lembrando que as unidades Pa e m³ são do SI a unidade de trabalho será em Joule.

b) Com o trabalho cálculo e o calor recebido é de , podemos então determinar a variação da energia interna aplicando a 1ªLei da Termodinâmica.

 

2. Um sistema termodinâmico realiza o ciclo ABCA representado a seguir.

Determine o trabalho realizado pelo sistema no ciclo, em Joules.

Resolução:

Como o gráfico apresenta um ciclo, calculamos o trabalho pela área da figura que tem a forma de um triângulo.



3. A eficiência de um motor térmico é definida como a razão entre o trabalho por ele realizado e o calor por ele recebido durante um ciclo completo de seu funcionamento. Considere um motor que recebe 440 J de calor por ciclo, que tem uma eficiência de 30% e que completa um ciclo de funcionamento a cada 0,02 segundos. Determine a potência fornecida por esse motor.

Resolução:

A eficiência de um motor é dada pelo rendimento

  , calculado o rendimento podemos então calcular a potencia fornecida:

Lembrando que a potencia é definida como a razão entre a energia (trabalho) pelo intervalo de tempo decorrido durante o fornecimento, assim:

  , lembrando também que

4. O esquema a seguir representa trocas de calor e realização de trabalho em uma máquina térmica. Os valores de T1 e Q2‚ não foram indicados, mas deverão ser calculados durante a solução desta questão.

Considerando os dados indicados no esquema, se essa máquina operasse segundo um ciclo de Carnot, determine a temperatura T1 da fonte quente em Kelvin.

Resolução:

Utilizando a equação que determina o trabalho realizado por uma máquina térmica.

 

Com o valor do calor rejeitado pela fonte fria podemos calcular a temperatura da fonte quente T1.

  

5. Um gás sofre a transformação termodinâmica cíclica ABCA representada no gráfico p × V. No trecho AB a transformação é isotérmica.

Analise as afirmações:

( ) A pressão no ponto A é 2,5 × 105 N/m2.

( ) No trecho AB o sistema não troca calor com a vizinhança.

( ) No trecho BC o trabalho é realizado pelo gás e vale 2,0 × 104 J.

( ) No trecho CA não há realização de trabalho.