PRIMEIRA E SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA - FISICA II

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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: