Transformações isotérmicas, isobáricas, isométricas. Equação de Clapeyron. Lei Geral dos Gases Perfeitos. Termodinâmica.
Questão 1:
(FATEC-SP)
A pressão total sobre uma bolha de ar, no fundo de um lago, é de 3 atm. Essa bolha sobe para a superfície do lago, cuja temperatura é de 27°C, e tem seu volume quadruplicado. Considerando a pressão atmosférica no local de 0,8 atm, a temperatura no fundo do lago será de, aproximadamente, em ºC,
a) 2. b) 4. c) 8. d) 12. e) 20.
A pressão total sobre uma bolha de ar, no fundo de um lago, é de 3 atm. Essa bolha sobe para a superfície do lago, cuja temperatura é de 27°C, e tem seu volume quadruplicado. Considerando a pressão atmosférica no local de 0,8 atm, a temperatura no fundo do lago será de, aproximadamente, em ºC,
a) 2. b) 4. c) 8. d) 12. e) 20.
p1 = 3 atm; V1 e T1
Na superfície da água:
p2 = 0,8 atm; V2 = 4V1 e T2 = 273+27 => T2 = 300 K
Pela lei geral dos gases perfeitos , temos:
p1.V1/T1 = p2.V2/T2 => 3.V1/T1 = 0,8.4V1/300 =>
T1 = 281,25 K => θ1 = 8,25 ºC ≅ 8 ºC
Resposta: c
Questão 2:
(UEMG)
O gráfico pressão x volume mostra um gás sofrendo uma expansão isobárica, passando de um estado A para um estado B, no interior de um cilindro dotado de êmbolo móvel.
Sobre essa transformação, assinale a alternativa correta:
a) A temperatura do gás em B é menor do que em A
b) O gás recebeu calor durante a transformação
c) A energia interna do gás diminuiu
d) Trabalho foi realizado sobre o gás durante a transformação
Resolução:
a) Incorreta.
Na transformação isobárica, quando o volume aumenta a temperatura também aumenta.
b) Correta.
O gás realiza trabalho sobre o meio exterior (pois o volume aumenta) => τ > 0.
A energia interna aumenta, pois a temperatura aumenta => ΔU > 0.
Da primeira lei da termodinâmica, Q = τ + ΔU, resulta Q > 0: o gás recebe calor
c) Incorreta.
Como a temperatura aumenta, a energia interna aumenta
d) Incorreta:
O trabalho é realizado pelo gás sobre o meio exterior.
Resposta: b
Questão 3:
(UF Santa Maria – RS)
Quando um gás ideal sofre uma expansão isotérmica:
a) a energia recebida pelo gás na forma de calor é igual ao trabalho realizado pelo gás na expansão.
b) não troca energia na forma de calor com o meio exterior.
c) não troca energia na forma de trabalho com o meio exterior.
d) a energia recebida pelo gás na forma de calor é igual à variação da energia interna do gás.
e) o trabalho realizado pelo gás é igual à variação da energia interna do gás.
Resolução:
Se a expansão é isotérmica, temos:
τ > 0, T constante, U constante e, portanto, ΔU = 0.
Da primeira lei da termodinâmica, Q = τ + ΔU, resulta: Q = τ.
Resposta: a
Questão 4:
(UNIFESP)
Em um trocador de calor fechado por paredes diatérmicas, inicialmente o gás monoatômico ideal é resfriado por um processo isocórico e depois tem seu volume expandido por um processo isobárico, como mostra o diagrama pressão versus volume
a) Indique a variação da pressão e do volume no processo isocórico e no processo isobárico e determine a relação entre a temperatura inicial, no estado termodinâmico a, e final, no estado termodinâmico c, do gás monoatômico ideal.
b) Calcule a quantidade total de calor trocada em todo o processo termodinâmico abc.
Resolução:
a) No processo isocórico (volume constante):
Δp1 = pb – pa
Δp1 = (1,0.105 - 3,0.105) pa
Δp1 = –2,0.105 pa
ΔV1 = 0
No processo isobárico (pressão constante):
Δp2 = pc – pa
Δp2 = 0
ΔV2 = Vc – Vb
ΔV2 = (6,0.10-2 – 2,0.10-2) m3
ΔV2 = 4,0.10-2 m3
Aplicando-se a Lei Geral dos Gases, temos:
pa.Va/Ta = pc.Vc/Tc, vem:
3,0.105.2,0.10-2/Ta = 1,0.105.6,0.10-2/Tc
Ta = Tc
b) Sendo Ta = Tc, resulta ΔUac = 0
Calculo de τac
τac = τab + τbc = 0+(6,0-2,0).10-2.1,0.105J = 4,0.103 J
Da primeira lei da termodinâmica, Q = τ + ΔU, resulta:
Q = τ = 4,0.103 J
Respostas:
a)
–2,0.105 pa e zero (Processo isocórico)
zero e 4,0.10-2 m3 (Processo isobárico)
Ta = Tc
b)
4,0.103 J
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