Question

Certa quantidade de gás está contida num cilindro que tem um pistão de 1 kg. Transfere-se ao gás uma quantidade de calor Q1 = 7 joules e o pistão sobe de uma altura h. A seguir, o pistão é travado e o gás é resfriado até a mesma temperatura inicial T0, retirando uma quantidade de calor Q2 = 5 joules.Qual o valor de h? (Despreze o atrito do pistão com as paredes do cilindro e as perdas de calor e considere a aceleração da gravidade local igual a 10 m/s2).

Answer 1

DQ= Qf-Qi
DQ= 7-5
DQ= 2Joules
Ep=mgh
Ep= 1*10*h=2
Ep= 10*h=2
h=2/10
h=0,2metros

Answer 2

O valor de h é de 0,2m.

Vamos aos dados/resoluções:

Primeiro desenvolvimento:  

do estágio (I) até o (II) a pressão se mantém constante (transformação isobárica), porque , a mesma é exercida pelo peso do pistão sobre a área do embolo, logo ;

W = p.ΔV =  

(P/A).A.h = m.g.h =

1x10.h = 10.h

Segundo desenvolvimento: do estágio (II) até o (III) o volume se mantém constante (transformação isocórica), pois, o pistão está preso e o volume não se altera, portanto;  

ΔU = Q = Q2 = 5 J

Utilizando a 1ª lei da termodinâmica, temos que:

ΔU = Q – W  =>

ΔU = Q2 – W  =>  

5 = 7 – 10.h  =>

– 2 = – 10.h  =>  

h = 2/10  =>  

h = 0,2 m

espero ter ajudado nos estudos, bom dia :)