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PRIMEIRA E SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA. Equações e relações. NOTE E ADOTE: 1atm.L = 100J e R = 8,315 J/mol.K É importante saber que, para: i. Gases monoatômicos, ii. Gases diatômicos, , iii. Equação de estado do gás ideal: Onde – Se é constante, teremos Variação da Energia Interna: ( ) ( ) Variação da Energia Interna – Equação de relação: Tranformações termodinâmicas. Tipos Constantes Calor (Q) Trabalho (W) Energia Interna ( ) Gráfico P x v Isobárica Pressão cte Q = W (ou a área do gráfico) Isotérmica Temperatura cte Calor e trabalho são iguais: ( ) ( ) Isocórica ou Isovolumétrica Volume cte Q W Adiabática ( ) Qualquer ∫ Máquinas térmicas. – Se o sentido do ciclo é horário, tem – se uma máquina térmica. A eficiência de uma máquina térmica é dada pela expressão: | | | | ∑ ( ) A eficiência de Carnot pode ser calculado da seguinte maneira: – Se o sentido do ciclo é anti – horário, tem – se um refrigerador. O desempenho de um refrigerador é dado pela expressão: | | | | ∑ ( ) O desempenho de Carnot pode ser calculado da seguinte maneira: OUTRAS EXPRESSÕES (FORMULÁRIO DE APOIO). 01. 02. 03. 04. 05. 06. 07. 08. 09. 10. 11. 12. 13. 14. 15. LISTA DE EXERCÍCIOS – CAPÍTULO 19/20: 1ª e 2ª LEI DA TERMODINÂMICA 01. (P2/ 2° semestre 2010 – verde diurno) O ciclo abaixo é descrito por n moles de uma gás perfeito. Uma das tranformações é isobárica, outra é isotérmica e a outra é adiabática. O trabalho do gás na transformação CA é Determinar: (a) os valores de (b) o trabalho na transformação AB e o calor na transformação BC. NOTE E ADOTE: 02. (P2/ 2° semestre 2008 – amarela diurno) Um gás diatômico efetua o ciclo termodinâmico mostrado no diagrama pV abaixo. Sabendo que , calcule em unidades do S.I.: (a) o trabalho realizado pelo gás no ciclo; (b) a quantidade de calor trocado na transformação 3 ; (c) a quantidade de calor trocado no processo (d) a eficiência da máquina térmica. 03. (P2/ 1° semestre 2011 – amarela diurno) Um cilindro contém um gás diatômico ideal ( ) à temperatura de 480 K, volume de e pressão de ( ). O gás sofre os seguintes processos: Processo 1: resfriado à pressão constante do estado 1 até o estado 2, onde a temperatura é 320 K; Processo 2: resfriado a volume constante até 240 K (estado 3); Processo 3: expandido à temperatura constante até o volume de (estado 4); Processo 4: aquecido a volume constante até retornar ao estado 1. (a) Esboçar um diagrama PV, indicando cada estado e o sentio de cada processo; (b) Calcular as quantidades de calor envolvidas nos processos 2 e 3; (c) Calcular o trabalho total realizado pelo gás; (d) Calcular o coeficiente de desempenho desse dispositivo como refrigerador. 04. (P2/ 2° semestre 2009 – branca diurno) Um corpo de gás ideal realiza o ciclo indicado abaixo, no qual a transformação AB é isotérmica e a transformação BC é a adiabática. A temperatura e o trabalho do gás na transformação BC é – 2400 J. Adotar ⁄ Determinar: (a) a pressão, o volume e a temperatura nos estados A e B; (b) o calor trocado nas transformações AB e CA; (c) o trabalho realizado pelo gás no ciclo ABCA 05. (P2/ 2° semestre 2011 – verde diurno) Um gás monoatômico ( ) executa o ciclo abaixo. Os trechos ca e ab são segmentos de retas. Adotar 1 atm.L = 100J. Calcular, no S.I.: (a) o trabalho no ciclo; (b) o calor rejeitado pelo refrigerador; (c) o coeficiente de desempenho; (d) o coeficiente de desempenho de um refrigerador de Carnot, operando entre as temperaturas extremas do ciclo. 06. (P2/ 2° semestre 2009 – amarela noturno) Certa massa de gás ideal realiza o ciclo representado abaixo. O processo é adiabático. Dar as respostas finais no S.I. (a) Calcular (b) Calcular o calor trocado e o trabalho realizado pelo gás no processo adiabático; (c) Calcular o trabalho realizado pelo gás no processo . NOTE E ADOTE: 07. (P2/ 1° semestre 2011 – azul noturno) 08. (P2/ 1° semestre 2006 – A diurno) Um corpo de gás perfeito executa o ciclo esquematizado abaixo. A transformação BC é adiabática e Pede – se, no S.I.: (a) completar a tabela abaixo (indicando todas as operações); A B C P( ) 1,0 9,0 V( ) 6,0 T(K) 300 450 (b) determinar o calor e o trabalho na transformação CA. 09. (P2/ 2° semestre 2006 – A diurno) Um gás ideal monoatômico ( ) realiza o ciclo mostrado na figura. O processo é adiabático e o processo é isotérmico (T = 300 K). Calcular, no S.I.: (a) os volumes (b) a temperatura do gás no estado 2 ( ); (c) o trabalho realizado sobre o gás no processo adiabático ( ) (d) a variação da energia interna no processo isotérmico ( ) 10. (P2/ 1° semestre 2008 – amarela diurno) 11. (P2/ 1° semestre 2010 – amarela noturno) Um mol de gás monoatômico ( ) realiza o ciclo abaixo. Sabe – se que (a) o trabalho realizado na transformação (b) a temperatura máxima do ciclo; (c) a eficiência térmica do ciclo; (d) a eficiência de uma máquina de Carnot operando entre 12. (P2/ 1° semestre 2008 – amarela noturno) 13. (P2/ 2° semestre 2007 – amarela noturno) Uma certa massa de gás ideal monoatômico ( ) realiza o ciclo mostrado na figura, onde . São dados Calcular: (a) a temperatura (b) o calor trocado no processo isotérmico; (c) a variação de energia interna no processo isocórico; (d) o rendimento do ciclo. 14. (P2/ 2° semestre 2005 – A noturno) 15. (P2/ 2° semestre 2006 – A noturno) 16. (P2/ 1° semestre 2009 – azul diurno) 17. (P2/ 2° semestre 2007 – azul diurno) Um mol de um gás ideal monoatômico ( ) está inicialmente à temperaturade 300 K e à pressão atmosférica (1,013 . 105 Pa), estado indicado pela letra a na figura abaixo. O gás sofre expansão isotérmica e seu volume fica 5 vezes maior ao atingir o estado b. Em seguida, retira – se calor do gás mantendo – se o volume constante até que o mesmo atinja o estado c, de onde ele retorna ao estado a por compressão adiabática. Calcular: (a) a pressão do gás no estado c; (b) a quantidade de calor absorvida pelo gás no processo a ; (c) a quantidade de calor retirada no processo ; (d) o trabalho realizado no ciclo. 18. (P2/ 1° semestre 2009 – branca noturno) 19. (P2/ 1° semestre 2008 – verde diurno) 20. (P2/ 2° semestre 2010 – branca diurno) O ciclo abaixo é descrito por n moles de uma gás perfeito. Uma das tranformações é isobárica, outra é isotérmica e a outra é adiabática. O trabalho do gás na transformação CA é Determinar: (c) os valores de (d) o trabalho na transformação AB e o calor na transformação BC. NOTE E ADOTE:
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