Question

(Espcex (Aman) 2015) Em uma fábrica, uma máquina térmica realiza, com um gás ideal, o

ciclo FGHIF no sentido horário, conforme o desenho abaixo. As transformações FG e HI são

isobáricas, GH é isotérmica e IF é adiabática. Considere que, na transformação FG, 200 kJ

de calor tenham sido fornecidos ao gás e que na transformação HI ele tenha perdido 220 kJ

de calor para o meio externo.

Answer 1

Olá!

No caso em questão podemos afirmar que o trabalho W, realizado pelas forças de pressão do gás na expansão AB é calculado através área abaixo da reta AB.

Logo, teremos WAB = 2,8. 105 J

Assim, como a transformação ABCDA é cíclica, termos que a variação da energia interna é nula. Logo, temos que:

ΔUAB + ΔUBC + ΔUCD + ΔUDA = 0 (equação 1)

ΔUAB = QAB - WAB

4,0.105 - 2,8.105 = 1,2.105 J

ΔUBC = 0 (isotérmica)

ΔUCD = QCD – WCD

-4,4.105 – (-3,0.105 ) = -1,4.105 J

Fazendo a substituição da energias internas na equação 1:

ΔUDA = $2,0.10^{4}J$ o que dá 20 KJ,

Logo, por tudo que foi aduzido a resposta certa é a letra B.

Espero ter ajudado!

Answer 2

Como temos um ciclo fechado, temos que a variação de energia interna do ciclo ΔU é igual a zero.

Logo,  ΔU = ΔUFG + ΔUGH + ΔUHI + ΔUIF = 0.

Como GH é uma transformação isotérmica, temos que ΔUGH = 0.

Da 1ª lei da termodinâmica, temos que:

ΔU = Q - W

ΔUFG = QFG - WFG

ΔUHI = QHI - WHI

Sendo FG e HI são isobáricas, temos que:

W = P . ΔV

WFG = 2*10⁵ * (0,5 - 0,15) = 0,7*10⁵ Nm = 70kJ

WHI = 1*10⁵ * (0,25 - 1) = -0,75*10⁵ Nm = -75kJ

Assim, temos que:

ΔUFG = QFG - WFG = 200 kJ - 70 kJ = 130 kJ

ΔUHI = QHI - WHI = -220 kJ - (-75 kJ) = -145 kJ

Agora, substituímos os valores na expressão de ΔU=0 para achar ΔUIF:

ΔU = ΔUFG + ΔUGH + ΔUHI + ΔUIF = 0, então

130 kJ + 0 + (-145 kJ) + ΔUIF​​​​​​​ = 0

ΔUIF​​​​​​​ = 15 kJ

Resposta

Letra C