Termodinâmica Exemplo

Física: Termodinâmica Exemplo

Resumão – Revisão da Matéria de Física – Revisando seus conhecimentos
Física: Termodinâmica Exemplo

Revisão de Física: Termodinâmica Exemplo

Termodinâmica Exemplo

Exemplo de exercício de Termodinâmica

Para ilustrar esse ponto, tomemos uma questão do vestibular do ITA (Instituto Tecnológico de Aeronáutica) abordando a Primeira Lei da Termodinâmica, cuja equação é: ΔU = Q – t
Onde ΔU é a Variação da energia interna do sistema
Q é o calor trocado com o meio
t é o trabalho realizado pelo sistema durante a transformação.

Esta questão, Termodinâmica Exemplo, mostra que a simples memorização da equação acima não dá mínimas condições de chegar a resposta correta. Ei-la:
(ITA)Das afirmações abaixo:
( I ) A energia interna de um gás ideal depende só da pressão;
( II ) Quando um gás passa de um estado 1 para outro estado 2, o calor trocado é o mesmo qualquer que seja o processo;
( III ) Quando um gás passa de um estado 1 para outro estado 2, a variação da energia interna é a mesma qualquer que seja o processo;
(IV) um gás submetido a um processo quase estático não realiza trabalho;
(V) o calor específico de uma substância não depende o processo como ela e aquecida;
(VI) quando um gás ideal recebe calor e não há variação de volume, a variação da energia interna é igual ao calor recebido;
(VII) Numa expansão isotérmica de um gás ideal o trabalho realizado é sempre menor do que o calor absorvido.

As duas corretas são:
A) (II) e (III)
B) (III) e (IV)
C) (III) e (V)
D) (I) e (VII)
E) (III) e (VI)

Resolução:
( I ) Errado, a Energia interna de um gás ideal é função somente de sua temperatura absoluta (T) não dependendo do caminho da transformação sofrida pelo gás.
( II ) Errado, O Calor não é uma grandeza de estado, podemos ter troca de calor à pressão constante e à volume constante ( com calores específicos diferentes para cada transformação) e portanto o calor não é o mesmo independentemente do processo.
(III) Certo, A variação da energia interna sendo uma grandeza de estado, só depende da temperatura inicial e da temperatura final do processo
( IV) Errado, Um processo quase estático é um processo reversível, cuja variação de entropia é zero. Podemos Ter uma transformação isotérmica quase estática , sendo que o trabalho não é nulo.
(V) Errado, do visto na afirmação II, o calor específico a pressão constante é diferente do calor específico a volume constante, estando ambos relacionados pela relação de Mayers: Cp Cv = R Onde R é a constante universal dos gases.
(VI) Certo, pela primeira lei da termodinâmica, quando não há variação de volume o trabalho é nulo e portanto a variação da energia interna é igual ao calor trocado com o meio.
(VII) Numa expansão isotérmica, a variação da energia interna é nula e portanto, pela primeira lei da termodinâmica, o trabalho realizado pelo gás é igual ao calor trocado com o meio.
Resposta correta: letra E.

Pelo visto acima, saber a “fórmula” não leva a nenhuma conclusão se não soubermos bem as características de cada transformação gasosa : Isotérmica, Isobárica, Isométrica e adiabática. Também precisamos ter bem firmes os conceitos de Energia interna, Calor e trabalho.

Revisão de Física: Termodinâmica Exemplo

As fórmulas da termodinâmica

Capacidade térmica do Gás a volume constante:

$~C_{V}={\frac {i}{2}}R$

A quantidade de calor recebida por um corpo, é expressa através da sua massa, e a capacidade térmica conhecida através da fórmula:

~Q=mc\Delta T={\frac {m}{\mu }}C\Delta T.

A quantidade de calor recebida é igualmente a mudança de energia interna:

~Q=\Delta U={\frac {i}{2}}{\frac {m}{\mu }}R\Delta T.

Igualando as peças certas de ambas as equações, receberemos:

~{\frac {m}{\mu }}C_{V}\Delta T={\frac {i}{2}}{\frac {m}{\mu }}R\Delta T;

~C_{V}={\frac {i}{2}}R.

Capacidade térmica do gás a pressão constante

$~C_{P}={\frac {i+2}{2}}R$

A quantidade de calor recebida por um corpo, é expressa através da sua massa, e a capacidade térmica conhecida através da fórmula:

~Q=mc\Delta T={\frac {m}{\mu }}C\Delta T.

Como na quantidade do processo isobárico do calor recebido pelo gás é ,igualmente, a mudança de energia interna + o trabalho realizado pelo gás, vamos escrever: