Cesgranrio · Transpetro · Profissional de Nível Médio Júnior, ênfase Dutos e Terminais · 2023 · questão 53

Cesgranrio Transpetro 2023 Física · Primeira lei da termodinâmica

Questão 53

A energia interna de um gás ideal diatômico depende apenas de sua temperatura. Esse gás ideal passa por um processo isotérmico, em contato com uma fonte térmica à temperatura \(T\). Observa-se que ele realiza um trabalho total de 350 J sobre o meio ambiente.

O calor trocado pelo gás com a fonte térmica \(T\) é igual a

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Resposta da banca: D

Resolução comentada

Situar o problema antes de calcular.

Assunto

Termodinâmica — primeira lei num processo isotérmico de gás ideal.

Objetivo

Dizer quanto calor o gás troca com a fonte, e em que sentido, quando realiza 350 J de trabalho sem mudar de temperatura. O que está em jogo é ver que, com a temperatura constante, a energia interna do gás ideal não muda, e então todo o trabalho realizado tem de ser reposto por calor absorvido.

Conceitos para revisar

Primeira lei

O calor que o gás recebe se divide entre aumentar a energia interna e realizar trabalho. Calor recebido e trabalho realizado pelo gás são positivos nesta convenção.

\[Q = \Delta U + W\]

\(Q\)calor recebido pelo gás

\(\Delta U\)variação da energia interna

\(W\)trabalho realizado pelo gás

Energia interna do gás ideal

Depende só da temperatura, como o enunciado lembra. Temperatura constante é energia interna constante, seja qual for o volume ou a pressão.

\[T\ \text{constante} \ \Longrightarrow\ \Delta U = 0\]

\(T\)temperatura do gás

Isotérmica: calor igual ao trabalho

Com a energia interna parada, o calor recebido é exatamente o trabalho realizado. O gás empurra o meio com a energia que a fonte lhe entrega.

\[Q = W\]

\(Q\)absorvido, se \(W\) é realizado pelo gás

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