Cesgranrio Petrobras 2014 Física · Primeira lei da termodinâmica também em Física · Trabalho em diagramas termodinâmicos
Questão 45
Um gás ideal evolui do estado X para o estado Y conforme mostra o diagrama abaixo.
Durante a evolução, o gás recebeu uma quantidade de calor igual a \(4{,}0\times 10^{5}\) J.
Qual é, aproximadamente, em J, a variação da energia interna sofrida pelo gás?
Resolução comentada
Situar o problema antes de calcular.
Assunto
Termodinâmica — primeira lei e trabalho como área no diagrama \(P \times V\).
Objetivo
Conceitos para revisar
Primeira lei da termodinâmica
É contabilidade de energia: o calor que entra se reparte entre aquecer o gás e empurrar a fronteira. O que sobra do calor depois de pagar o trabalho é o que fica guardado dentro.
Trabalho é área no diagrama \(P \times V\)
Cada fatia fina de expansão vale pressão vezes variação de volume; somar as fatias é medir a área sob a linha. Imagem mental: o gráfico não é decoração, é a própria conta desenhada.
Sinal do trabalho
O volume cresce de \(1{,}0\) para \(2{,}5\ \text{m}^3\): o gás empurra o ambiente, logo o trabalho é positivo e entra subtraindo na primeira lei. Numa compressão a área contaria negativo.
\(U\) é função de estado, \(Q\) e \(W\) não
\(\Delta U\) depende só de X e Y, mas \(Q\) e \(W\) dependem do caminho. Por isso a banca desenha os três trechos: sem eles não há como saber \(W\) — e sem \(W\) não há \(\Delta U\).
Organizar, Resolver e Acelerar são para quem entrou. Entre com a sua conta Google e veja as quatro etapas de todas as questões.
Faça o simulado da sua ênfase: 20 questões, e você sabe a sua distância até os dois cortes do edital