3) Uma massa de gás ideal realiza as transformações representadas no diagrama.
a) Caracterize o tipo de transformação ocorrida
em cada etapa.
b) Em quais etapas o trabalho é negativo, em
quais é nulo e em quais é positivo?
C) Calcule o trabalho realizado durante todo o
ciclo.
d) Qual foi a quantidade de calor trocada entre o gás e o meio externo nesse ciclo?
Soluções para a tarefa
a) Transformação isovolumétrica em AB e CD
Transformação isobárica em BC e DA
b) Trabalho negativo - DA
Trabalho positivo -BC
Trabalho nulo - AB e CD
c) T = 10. 10⁵ Joules
d) Q = 10. 10⁵ Joules
Na etapa AB, a transformação é isovolumétrica, ou seja, o volume do gás é mantido constante, enquanto a pressão do gás está sofrendo variação. O mesmo ocorre na etapa CD.
Na etapa BC, a transformação é isobárica, ou seja, nessa etapa a pressão é mantida constante, enquanto o volume do gás sofre variação. O mesmo ocorre na etapa DA.
O trabalho será negativo quando a variação de volume do gás for negativa, ou seja, quando o volume do gás diminui. Isso ocorre na etapa DA.
O trabalho será positivo quando a variação de volume do gás for positiva, ou seja, quando o volume do gás aumenta. Isso ocorre na etapa BC.
O trbalho do gás será nulo, quando a variação de volume for nula. Isso ocorre nas etapas AB e CD.
O trabalho do gás durante o ciclo pode ser calculado pela área delimitada do gráfico.
T = área
T = (8 - 3). (4. 10⁵ - 2. 10⁵)
T = 10. 10⁵ Joules
Em uma transformação cíclica, a variação da energia interna do gás será nula, logo o trabalho será igual à quantidade de calor trocada com o meio.
ΔU = Q - T
0 = Q - T
Q = T
Q = 10. 10⁵ Joules