Um gás está confinado em um recipiente cuja tampa consiste de um êmbolo móvel em equilíbrio. Sobre o êmbolo é colocado um bloco que o força para baixo, comprimindo o gás. Em seguida, o gás é aquecido de maneira que o êmbolo volta a subir até a altura inicial. Determine o sinal do trabalho realizado nos dois processos descritos.
Soluções para a tarefa
Quando o gás faz trabalho comprimindo o gás para cima, o trabalho é positivo.
Ao determinar o sinal do trabalho realizado nos dois processos, temos:
- Situação I) Como o volume do gás diminuiu o trabalho possuí sinal negativo.
- Situação II) Como o volume do gás aumentou o trabalho possuí sinal positivo.
Primeira lei da termodinâmica
A primeira lei da termodinâmica que diz que a variação da energia interna de um sistema termodinâmico é igual à diferença entre quantidade de calor absorvido/cedida pelo sistema e o trabalho realizado sobre/pelo o mesmo, ver abaixo:
ΔU = Q-W
Sendo:
- Q = Quantidade de calor;
- ΔU = Variação de energia interna;
- W = Trabalho.
O trabalho realizado sobre/pelo gás é dado pelo produto da variação de volume e a pressão do mesmo, ver a baixo:
W = p.ΔV
Sendo:
- p = pressão
- ΔV = variação de volume
Quando falamos de trabalho "sobre" o sistema se trata de um trabalho negativo, pois o volume do gás diminui. Já quando o trabalho é realizado "pelo" sistema o trabalho é positivo, pois o volume do gás aumenta.
Primeira situação descrita
O trabalho realizado pelo gás foi negativo.
Como foi explicado no enunciado da questão, o volume do gás diminuiu desse modo concluímos que o houve trabalho negativo.
Segunda situação descrita
O trabalho realizado pelo gás foi positivo.
Como foi explicado no enunciado da questão, o volume do gás aumentou desse modo concluímos que o houve trabalho positivo.
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