Lista de Exercícios - Primeira Lei da Termodinâmica

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Lista de Exercícios - Primeira Lei da Termodinâmica
1) Uma amostra de gás sofre uma transição do estado inicial a para um estado final b por três diferentes
trajetórias como mostra o diagrama PV da figura 1, onde Vb = 5Vi. A energia transferida para o gás
na forma de calor no processo 1 é 10PiVi, qual é:
(a) a energia transferida para o gás como calor no processo 2?
(b) a variação da energia interna do gás no processo 3?
Figura 1: Diagrama PV.
2) Em uma garrafa de champanha, o bolsão de gás (dióxido de carbono, principalmente) que fica entre o
líquido e a rolha está a uma pressão pi = 5, 00 atm. Quando a rolha é removida da garrafa, o gás sofre
uma expansão adiabática até que a pressão se torne igual à pressão ambiente, 1,00 atm. Suponha que
cp = 1, 33cv. Se a temperatura inicial do gás é Ti = 5, 00◦ C, qual é a temperatura do gás no fim da
expansão adiabática?
3) A equação de estado van der Waals é a representação aproximada do comportamento de gases com
pressões elevadas, sendo dado por:
(
P +
an2
V 2
)
(V − nb) = nRT,
onde a e b são constantes que possuem valores diferentes em cada tipo de gás.
(a) Calcule o trabalho realizado por um gás que segue essa equação de estado quando ele se expande
isotermicamente de um volume V1 até um volume V2.
1
(b) Mostre que seu resultado concorda com o trabalho realizado por um gás ideal quando você faz
a = b = 0.
2