Um gás ideal realiza o ciclo termodinâmico constituído por duas isotermas, AB e CD, e duas isóbaras, BC e DA, ilustradas na figura a seguir. As temperaturas correspondentes às isotermas AB e CD valem 300K e 500K, respectivamente.
a) Indique se o módulo Qa do calor absorvido na transformação BC é maior, igual ou menor do que o módulo Qc do calor cedido na transformação DA.
b) Calcule a variação da energia interna nesse ciclo.
Soluções para a tarefa
a) Qa > Qc
b) ΔU = 0
O ciclo de uma máquina térmica é composto por duas transformações isotérmicas e duas transformações adiabáticas.
As máquinas térmicas operam por meio de ciclos. A fonte quente absorve uma quantidade calor, que é parcialmente convertida em trabalho e a fonte fria rejeita a parte de calor que não foi convertida em trabalho.
Existe uma relação de proporcionalidade entre as quantidades de calor da fonte fria e da fonte quente, com as suas respectivas temperaturas:
Qa = fonte quente (recebe calor)
Qc = fonte fria (cede calor)
Qc/Qa = 300/500
Qc = 3/5Qa
Logo a quantidade de calor absorvido na transformação BC é maior do que a quantidade de calor cedido
A variação da energia interna do gás é nula ao final do ciclo.
ΔU = 0
Como temos um ciclo, as temperaturas inicial e final são iguais, logo a energia interna não sofre variação.
Parte do calor absorvido é transformada em trabalho.