Capítulo 05. Termodinâmica

Exercícios Resolvidos

01. A pressão de um gás ideal varia com o volume de acordo com o gráfico seguinte.

Calcule o trabalho da força aplicada ao gás, durante a compressão do estado A ao estado B.

Resolução

Como a pressão é variável, só podemos calcular o trabalho pelo método gráfico.

Em que:

Observação

No Sistema Internacional, a unidade de trabalho é joule (J), pressão (N/m2) e volume (m3).

02. Dois mols de um gás monoatômico têm sua temperatura elevada de 27 °C para 227 °C. Se R = 8,3 J/mol · K, calcule a variação de energia interna sofrida pelo gás.

Resolução

Houve um aumento da energia interna do gás.

 

3. Primeiro Princípio da

Termodinâmica

Tratamos até agora da energia que um gás troca com o meio exterior na forma de trabalho. Como a Termodinâmica relaciona trabalho com calor, vamos estudar a correspondência entre essas duas grandezas.

Como o sistema não cria e não destrói energia (Princípio da Conservação de Energia), então se um gás receber calor, essa energia pode ser armazenada e/ou transferida ao meio na forma de trabalho.

A correspondência que existe entre as grandezas trabalho, calor e energia interna, é:

U > 0 aumenta a energia interna do gás, aumenta a temperatura e o gás se aquece.

U < 0 diminui a energia interna do gás, diminui a temperatura e o gás se esfria.

Q > 0 o gás recebe energia do meio exterior na forma de calor.

Q < 0 o gás cede energia para o meio exterior na forma de calor.

> 0 o gás cede energia para o meio exterior na forma de trabalho (sofre expansão).

< 0 o gás recebe energia do meio exterior na forma de trabalho (sofre compressão).

A equivalência entre energia mecânica e calor foi estabelecida por Joule através de vários experimentos. Joule acreditava que calor era uma forma de energia.

Através da figura, temos a idéia de seu experimento.

O corpo suspenso da figura desce devido à ação da gravidade e sua energia potencial gravitacional é transformada em energia cinética que movimenta as pás. As pás, ao girarem, geram atrito viscoso com a água, e esta por sua vez se aquece.


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