Gabarito disponível
Um gás ideal diatômico, funcionando como substância de trabalho de uma máquina térmica, passa ciclicamente por três processos termodinâmicos. São eles:
1) processo AB: compressão isobárica, sendo realizado um trabalho de 100J sobre o gás para reduzir o seu volume;
2) processo BC: absorção de calor a volume constante; e
3) processo CA: expansão isotérmica, sendo realizado um trabalho de 300J pelo gás.
Considere que o número de mols do gás permanece constante e igual a n em todos os processos termodinâmicos, que R é a constante universal dos gases ideais e que Cv e CP são os calores específicos molares a volume e pressão constantes, respectivamente. Coloque V (verdadeiro) ou F (falso) nas afirmativas abaixo e assinale a opção que apresenta a sequência correta.
( ) O calor total absorvido pelo gás, ao final de um ciclo, é de 400J.
( ) A troca de calor entre o gás e o meio externo no processo CA é diferente de zero.
( ) O calor absorvido no processo AB é igual a (7/2)nCP(TB - TA), em que TB e TA são as temperaturas nos estados B e A, respectivamente.
( ) O calor absorvido no processo BC é igual a (3/2)nR(TC - TB), em que TC e TB são as temperaturas nos estados C e B, respectivamente.
1) processo AB: compressão isobárica, sendo realizado um trabalho de 100J sobre o gás para reduzir o seu volume;
2) processo BC: absorção de calor a volume constante; e
3) processo CA: expansão isotérmica, sendo realizado um trabalho de 300J pelo gás.
Considere que o número de mols do gás permanece constante e igual a n em todos os processos termodinâmicos, que R é a constante universal dos gases ideais e que Cv e CP são os calores específicos molares a volume e pressão constantes, respectivamente. Coloque V (verdadeiro) ou F (falso) nas afirmativas abaixo e assinale a opção que apresenta a sequência correta.
( ) O calor total absorvido pelo gás, ao final de um ciclo, é de 400J.
( ) A troca de calor entre o gás e o meio externo no processo CA é diferente de zero.
( ) O calor absorvido no processo AB é igual a (7/2)nCP(TB - TA), em que TB e TA são as temperaturas nos estados B e A, respectivamente.
( ) O calor absorvido no processo BC é igual a (3/2)nR(TC - TB), em que TC e TB são as temperaturas nos estados C e B, respectivamente.
Resolução comentada
Ciclo com Wlíq = 200 J; só a afirmativa sobre o calor em CA (isotérmico) é verdadeira.
Trabalho líquido do ciclo = −100 + 300 = 200 J. Como ΔU = 0 no ciclo, Q líquido = 200 J, e não 400 J. Em CA (isotérmico) ΔU = 0, logo Q = W = 300 J, diferente de zero. Em AB (isobárico) Q = nC_P(T_B − T_A), sem o fator 7/2. Em BC (isocórico) Q = nC_V ΔT, e para gás diatômico C_V = 5/2 R, não 3/2 R. A sequência é F, V, F, F.
Análise das alternativas
A, D e E marcam como verdadeira alguma afirmativa falsa (calor total de 400 J, fator 7/2 em AB ou 3/2 nR em BC). B marca como falsa a afirmativa sobre CA, que é verdadeira.
Referência: Primeira Lei da Termodinâmica; calores molares de gás ideal diatômico (C_V = 5R/2).
Resolução comentada do VaiConcursos.