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Termodinâmica

Colégio Objetivo
Um sistema térmico opera em um ciclo de Brayton, onde um gás ideal se expande isentropicamente de uma temperatura de 500 K para uma temperatura de 300 K. Se o trabalho realizado durante a expansão é de 1500 J, qual é a quantidade de calor fornecida ao gás?
a) 1000 J
b) 1500 J
c) 2000 J
d) 2500 J
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Estudando com Questões

há 7 meses

Respostas

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há 7 meses

Para resolver essa questão, precisamos lembrar que em um ciclo de Brayton, o trabalho realizado durante a expansão e a quantidade de calor fornecida ao gás estão relacionadas. A primeira lei da termodinâmica nos diz que a variação de energia interna (ΔU) é igual ao calor trocado (Q) menos o trabalho realizado (W): ΔU = Q - W Como estamos lidando com um gás ideal e a expansão é isentropica, podemos considerar que a variação de energia interna é dada pela diferença de temperatura multiplicada pela capacidade calorífica a volume constante (Cv). No entanto, como não temos os valores de Cv, podemos usar a relação entre trabalho e calor. Sabemos que o trabalho realizado durante a expansão é de 1500 J. Para encontrar a quantidade de calor fornecida ao gás, precisamos considerar que a energia total do sistema deve ser conservada. Se o sistema perde calor durante a expansão, a quantidade de calor fornecida ao gás deve ser maior que o trabalho realizado. Assim, podemos fazer uma suposição inicial de que a quantidade de calor fornecida é a soma do trabalho realizado e a variação de energia interna. Dado que não temos a variação de energia interna, mas sabemos que a temperatura inicial é maior que a final, podemos concluir que a quantidade de calor fornecida deve ser maior que 1500 J. Analisando as alternativas: a) 1000 J - Menor que o trabalho realizado, não pode ser. b) 1500 J - Igual ao trabalho, não pode ser. c) 2000 J - Pode ser, pois é maior que o trabalho. d) 2500 J - Também pode ser, pois é maior que o trabalho. Como não temos informações suficientes para determinar a variação de energia interna, mas sabemos que a quantidade de calor deve ser maior que 1500 J, a opção mais razoável, considerando que a quantidade de calor fornecida deve ser suficiente para realizar o trabalho e ainda manter a energia interna, é: c) 2000 J.

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