A fig. mostra um cilindo que contem gas fechado por um pistao

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Problemas Resolvidos de Física Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES 
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Resnick, Halliday, Krane - Física 2 - 4a Ed. - LTC - 1996. Cap. 25 – Calor e Primeira Lei da Termodinâmica 
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RESNICK, HALLIDAY, KRANE, FÍSICA, 4.ED., LTC, RIO DE JANEIRO, 1996. 
 
 
FÍSICA 2 
 
 
CAPÍTULO 25 - CALOR E PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA 
 
34. A Fig. 25a mostra um cilindro que contém gás, fechado por um pistão móvel e submerso em 
uma mistura de gelo-água. Empurra-se o pistão para baixo rapidamente da posição 1 para a 
posição 2. Mantém-se o pistão na posição 2 até que o gás esteja novamente a 0oC e, então, ele é 
levantado lentamente de volta à posição 1. A Fig. 25b é um diagrama pV para o processo. Se 
122 g de gelo são derretidos durante o ciclo, quanto trabalho se realizou sobre o gás? 
 
 (Pág. 237) 
Solução. 
Em qualquer ciclo termodinâmico a variação da energia interna do sistema é zero. 
 0int =+=∆ WQE 
 QW −= (1) 
Nesta equação, Q é o calor total transferido no ciclo e W é o trabalho total realizado sobre o 
sistema. Como 122 g de gelo foram derretidos durante o ciclo, isto significa que uma quantidade de 
calor necessária para fundir esse gelo foi perdida pelo sistema (calor com sinal −). O calor foi 
perdido pelo sistema por que a mistura gelo-água não pertence ao sistema, que é constituído pelo 
gás no interior do pistão. Essa quantidade de calor vale: 
 cal 01,705.9)g 122).(cal/g 55,79( −=−=−= mLQ f 
Nesta equação, Lf é o calor latente de fusão do gelo (obtido a partir da Tab. 2, pág. 220) e m é a 
massa de gelo fundido. Portanto, obtém o trabalho executado sobre o sistema (trabalho com sinal +, 
de acordo com a convenção adotada neste livro) substituindo-se o valor numérico do calor em (1): 
cal 01,705.9)cal 01,705.9( =−−=−= QW 
kcal 71,9≈W