Durante o processo de aquecimento representado nessa imagem o calor e transferido por

Certa quantidade de gás ideal, sendo n R   =   1,00   J / K, descreve o ciclo mostrado na figura ao lado. Os processos B C e D A são adiabáticos e os processos A B e C D são isobáricos. Dados p o   =   3,00   x 10 3   P a  e V o   =   0,100 m 3 .

Obs.: (reproduza as tabelas no caderno de respostas).

1. Determine os valores de temperaturas nos pontos A, B, C e D.
2. Determine os valores de γ   ,   C V e   C p .
3. Determine o trabalho W realizado, o calor Q recebido e a variação da energia interna ∆ E i n t do gás, para cada processo e preencha a tabela.
4. O ciclo considerado descreve uma máquina térmica ou um refrigerador? Justifique.
5. Calcule a eficiência (se for máquina), ou coeficiente de desempenho (se forrefrigerador).

Um gás ideal monoatômico sofre uma expansão isotérmica do ponto A para o ponto B, segundo o diagrama p V abaixo. Depois, ele é resfriado a volume constante até o ponto C. A seguir, ele é comprimido isobaricamente até o ponto D e finalmente é aquecido e retorna ao ponto A isocoricamente.

Dados: V A = V D =   2,00   L; p A =   10,0   a t m; P C =   2,00   a t m; V B   =   V C =   4,00   L , T A =   327   ° C.

Qual é a Energia Térmica do gás no ponto B?

1. 1,0 x 10 3 J
2. 2,0 x 10 3 J
3. 3,0 x 10 3 J
4. 4,0 x 10 3 J
5. 5,0 x 10 3 J

Dado:

R = 8,31 J / m o l . K

1 a t m = 10 5 P a

1 l = 10 - 3 m 3

No estudo da termodinâmica, temos vários tipos de processos, com características peculiares, de acordo com as Leis da termodinâmica, é correto afirmar que:

1. no processo isotérmico, a variação da temperatura é igual a zero, sendo então a variação de energia interna diferente de zero.
2. no processo isocórico a pressão é constante.
3. no processo isobárico, a variação do volume é zero, então, o trabalho é igual a zero.
4. no processo cíclico, a variação da energia interna é diferente de zero.
5. no processo isocórico, a variação de volume é igual a zero, ou seja, o trabalho é igual a zero.

2. Um determinado gás passa pelos processos termodinâmicos ilustrados no diagrama p ⋅ V representado na figura abaixo. Inicialmente o gás no estado termodinâmico A (a volume 1,00   m 3 e pressão 10,0   P a), é submetido a um processo termodinâmico a volume constante. No estado termodinâmico B (a volume 1,00   m 3 e pressão 4 0,0   P a), novamente o gás é submetido a um processo termodinâmico de expansão. No estado C (a volume 4 , 00   m 3 e pressão 4 0,0   P a) o gás sofre processo termodinâmico linear de compressão até atingir novamente o estado A. Sendo o trabalho total do gás no ciclo igual a 40,0   J, calcule o trabalho realizado no trecho B à C e determine a temperatura do gás no estado C. Considere que o número de mols n é tal que n R = 1,600   J / K.

a. W B C = 120   J e T C = 100   K

b. W B C = 12 5   J e T C = 100   K

c. W B C = 1 15   J e T C = 4 00   K

d. W B C = 1 15   J e T C = 267   K

e. W B C = 1 15   J e T C = 100   K

f. W B C = 120   J e T C = 4 00   K

g. Nenhuma das alternativas

h. W B C = 120   J e T C = 267   K

Um gás passa pelo ciclo abca mostrado no diagrama p V  ao lado.O trabalho total realizado é + 1,7   J. Ao longo da trajetória a b, a variação de energia interna é + 2,0   J e o valor absoluto do trabalho realizado é 4,0   J. Ao longo da trajetória c a, a energia transferida na forma de calor é + 2,5   J. Qual das alternativas abaixo corresponde respectivamente aos valores em joules ( J ) de: energia transferida em

forma de calor ao longo da trajetória b c e o calor total no ciclo?

1. - 6,8   e + 1,7
2. + 2,3   e - 1,7
3. - 4,0   e + 2,0
4. - 9,3   e + 0
5. + 9,3   e + 5,5
6. + 2,3   e + 1,7

Uma amostra de gás passa pelo ciclo A B C A mostrado no diagrama p - V da figura abaixo. O trabalho realizado no ciclo é + 1,2   J. Ao longo da trajetória A B a variação da energia interna é +   3,0   J e o trabalho realizado é 5,0   J . Ao longo da trajetória C A o calor absorvido pelo gás é + 2,5   J. Podemos afirmar que o calor transferido nas trajetórias A B   e   B C são, respectivamente:

a) Q A B   =   + 5   J ; Q B C   =   + 3 , 3   J

b) Q A B   =   - 2   J ; Q B C   =   - 1 , 7 J

c) Q A B   =   + 8   J ; Q B C   =   - 1,7 J

d) Q A B   =   + 8   J ; Q B C   =   - 9 , 3   J

e) Q A B   =   - 8   J   ;   Q B C   =   + 9 , 3   J

1. Um determinado gás passa pelos processos termodinâmicos ilustrados no diagrama p ⋅ V representado na figura abaixo. Inicialmente o gás no estado termodinâmico A (a volume 1,00   m 3 e pressão 10,0   P a), é submetido a um processo termodinâmico a volume constante. No estado termodinâmico B (a volume 1,00   m 3 e pressão 40,0   P a), novamente o gás é submetido a um processo termodinâmico de expansão. No estado C (a volume 4,00   m 3 e pressão 40,0   P a) o gás sofre processo termodinâmico linear de compressão até atingir novamente o estado A. Sendo o trabalho total do gás no ciclo igual a 40,0   J, calcule o trabalho realizado no trecho B à C e determine a temperatura do gás no estado C. Considere que o número de mols n é tal que n R = 0 , 600   J / K.

a. W B C = 1 15   J e T C = 4 00   K

b. W B C = 12 0   J e T C = 4 00   K

c. W B C = 1 2 5   J e T C = 267   K

d. W B C = 115   J e T C = 100   K

e. W B C = 1 20   J e T C = 100   K

f. W B C = 120   J e T C = 267   K

g. W B C = 115   J e T C = 267   K

h. Nenhuma das alternativas

Um mol de um gás ideal sofre dois processos termodinâmicos em sequência. Primeiro, uma compressão adiabática de p 0   =   1,0   a t m, V 0   = 1,0 × 10 6   L, T 0 = 0 °   C para p 1   =   1,0 × 10 5   a t m, V 1   = 1,0 × 10 3   L. Segundo uma expansão isotérmica para p 2   =   1,0 × 10 4   a t m, V 2 = 1,0 × 10 4   L.

(a) Considere o primeiro processo. O gás é monoatômico, diatômico ou poliatômico? Justifique.

(b) Qual é a temperatura T1 ao final do primeiro processo?

(c) Calcule o calor trocado no segundo processo. O gás recebe ou libera calor? (Dê sua resposta em função da constante dos gases ideias R).

(d) Desenhe o diagrama P-V indicando claramente os dois processos realizados pelo gás. Indique claramente no diagrama p0, V0, p1, V1, p2 e V2. (Não é necessário colocar os valores numéricos destas grandezas nos eixos do diagrama)

Suponha que 0,240   m o l   n R = 2,00 J K de um gás ideal monoatômico ( γ = 5 3 ) descreva um ciclo de Carnot que opera com entre as temperaturas de 127 ° C   e   27,0 ° C de (ver figura). A pressão em A  é p A   =   1,00   x   10 6   P a. O volume V D é 2 vezes o volume V A.

1. Calcule o volume nos pontos A ,   B ,   C   e   D  do diagrama p V  da figura.
2. Determine o trabalho W  realizado, o calor Q recebido e a variação da energia interna Δ E i n t do gás, para cada processo e preencha a tabela (reproduza a tabela no caderno de respostas).
3. O ciclo considerado descreve uma máquina térmica ou um refrigerador? Justifique.
4. Calcule a eficiência (se for máquina), ou coeficiente de desempenho (se for refrigerador).
5. Obtenha a variação de entropia do gás em cada etapa do ciclo e represente o ciclo num diagrama T   x   S (temperatura em função da entropia), identificando os estados A ,   B ,   C   e   D.

A figura abaixo mostra o ciclo a que é submetido 1,00   m o l de um gás ideal. As temperaturas são T 1 = 300 K, T 2 = 600 K e T 3 = 455 K.

1. Calcule p 2 / p 3 e V 3 / V 2 .
2. Obtenha o coeficiente adiabático γ = C P / C V e diga se o gás é monoatômico, diatômico ou poliatômico.
3. Determine, justificando, o calor trocado, Q, o trabalho realizado, W, e a variação de energia interna, Δ E i n t , para cada um dos processos 1 → 2, 2 → 3  , 3 → 1, e para o ciclo. Preencha a tabela abaixo
4. Calcule a eficiência da máquina que trabalha conforme esse ciclo.

Dados:

R = 8,31   J / ( m o l . K )

A figura mostra o diagrama p   ×   V co ciclo ao qual são submetidos 1,2   m o l de um gás ideal diatômico ( n R = 10   J / K ). As temperaturas nos pontos 1 e 2 são, respectivamente, T 1 = 300   K, T 2 = 600   K. Considere que a pressão no ponto 1 é 1,0   a t m ( 1,0   × 10 5   P a ).

A massa molar do gás é 28,0   g / m o l.

a ) Para o gás no estado correspondente ao ponto 1 do diagrama, encontre a energia cinética média (translação e rotação) e a velocidade média quadrática das moléculas.

b ) Determine o volume e a pressão no ponto 2. Encontre o volume e a temperatura no ponto 3. (Complete a tabela)

c ) Determine a variação de energia interna, o calor e o trabalho para cada um dos processos representados na figura ( 1 - 2 ,   2 - 3 ,   3 - 1) e para o ciclo completo.