Alternativa “c”. Show
Dados: V = constante (transformação isocórica); Tinicial = 27ºC = 300 K (A Lei de Charles e Gay-Lussac é verdadeira apenas na temperatura absoluta, isto é, na escala kelvin. Por isso, precisamos usar essa unidade primeiro e somente no final do exercício transformar para graus Celsius). Pinicial = 760 mmHg = 1 atm; Pfinal = 2 atm; Tfinal = ? * Usando a relação estabelecida por Charles e Gay-Lussac para as transformações isocóricas ou isovolumétricas, temos: Pinicial = Pfinal Tfinal = Tinicial . Pfinal Tfinal = 300 K . 2 atm Tfinal = 600 K = 600 – 273 = 327 ºC. Trabalho pressão x volume: O trabalho realizado por um gás Os gases podem realizar trabalho por expansão ou compressão contra uma pressão externa constante. O trabalho realizado por gases é também chamado, às vezes, de pressão x volume ou trabalho PxV por motivos que, esperamos, ficarão mais claros nesta seção! Consulte Mais informação A respeito disto, como calcular o trabalho de um cilindro?Assim como para os sistemas mecânicos, o trabalho do sistema será dado pelo produto da força aplicada no êmbolo com o deslocamento do êmbolo no cilindro: Assim, o trabalho realizado por um sistema, em uma tranformação com pressão constante, é dado pelo produto entre a pressão e a variação do volume do gás. Como se calcula o trabalho? Fórmula do trabalho Para o calcular o trabalho de uma força devemos utilizar a fórmula T = F x d, em que: T – trabalho dado em joules; F – força dada em newtons; d – deslocamento do corpo dado em metros. Em relação a isto, o que ocorre com um gás numa compressão isotérmica?Num gás ideal , as moléculas não têm volume e não interagem. De acordo com a lei ideal dos gases , a pressão varia linearmente com a temperatura e a quantidade e inversamente com o volume . Quando uma transformação e isotérmica? Um gás sofre transformação isotérmica quando tem sua pressão e volume alterados, mas sua temperatura é mantida constante. Correspondentemente, qual a diferença entre as transformações isotérmica e adiabática?I – Transformações isotérmicas são aquelas em que a temperatura do gás é mantida constante. II – Transformações adiabáticas envolvem trocas de calor entre o gás e o meio externo. III – Transformação isocórica é aquela em que a pressão do gás é mantida constante. Em relação a isto, qual o trabalho líquido do ciclo? Não, o trabalho líquido será zero apenas em ciclos adiabáticos, como não há troca de calor entre a vizinhança, as transformações se darão apenas em relação ao trabalho, porém, o trabalho inicial e final serão os mesmos, daí, sua variação será nula. As pessoas também perguntam o que é trabalho em termodinâmica?O trabalho é a propriedade mais fundamental da termodinâmica, e é definido como o movimento contra uma força oposta. Trabalho é realizado, por exemplo, quando um peso é levantado contra a força da gravidade. E outra pergunta, o que é o trabalho na atualidade? A queda da população ocupada, de 10,7%, foi, portanto, responsável por apenas 1/3 da redução total do fator trabalho na economia, enquanto os outros 2/3 foram resultado da jornada média, que recuou cerca de 18,9% no segundo trimestre de 2020, quando comparado com o mesmo trimestre do ano anterior. Em relação a isto, qual é a variação de energia interna do sistema?A 1º Lei da termodinâmica estabelece que a variação da energia interna (dU) de um sistema corresponde à energia térmica (Q) recebida pelo sistema na forma de calor durante o processo menos a correspondente energia cedida pelo sistema à sua vizinhança na forma de trabalho (W). Teste seus conhecimentos com questões sobre as leis da termodinâmica e tire suas dúvidas com os comentários nas resoluções. Questão 1Determine qual o trabalho realizado por um gás em expansão, que teve seu volume alterado de 5.10-6 m3 para 10.10-6 m3, em uma transformação à pressão constante de 4.105 N/m2. Ver Resposta Resposta correta: 2 J. Em uma transformação com a pressão mantida constante, utiliza-se a fórmula abaixo para calcular o trabalho: A pressão exercida pelo gás é representada por p e a variação do volume do gás é dada por V. Substituindo os valores do enunciado na fórmula, calculamos o trabalho da seguinte forma: Questão 2Em uma transformação isobárica, um gás realizou um trabalho mecânico de 1.104 J sob uma pressão de 2.105 N. Se o volume inicial do gás é de 6 m3, qual o seu volume final após a expansão? Ver Resposta Resposta correta: 6,05 m3. Utilizando a fórmula de trabalho para uma transformação isobárica, ou seja, com pressão constante, calculamos o volume final do gás da seguinte forma: Sabendo que 1 J equivale a 1 N.m, substituímos os dados do enunciado na fórmula e encontramos o volume final. Questão 3(Med. Taubaté-SP) Considere as afirmações abaixo: l. Em uma transformação isobárica não varia a pressão. Com relação às três afirmações acima, podemos dizer que... Ver Resposta Alternativa correta: d) l e ll são verdadeiras. I. CORRETA. A pressão é constante e as grandezas que variam são volume e temperatura. II. CORRETA. Também é chamada de isométrica ou isovolumétrica. Nesse tipo de mudança o volume permanece constante e as grandezas que variam são pressão e temperatura. III. ERRADA. A transformação isométrica permanece com o volume constante, enquanto a transformação isotérmica mantém a temperatura constante. Veja também: Termodinâmica Questão 4(FAM-SP) Se a energia cinética média das moléculas de um gás aumentar e o volume permanecer constante: a) a pressão do gás aumentará e a sua temperatura permanecerá constante. Ver Resposta Alternativa correta: c) a pressão e a temperatura aumentarão. Com o aumento da energia cinética média das moléculas a temperatura aumentará, pois ela mede o grau de agitação das moléculas. A pressão do sistema também aumentará, devido ao aumento da energia interna do sistema, já que a velocidade das moléculas aumenta enquanto se movimentam desordenadamente. Veja também: Entropia Questão 5(UECE) Do ponto de vista da primeira lei da termodinâmica, o balanço de energia de um dado sistema é dado em termos de três grandezas: a) pressão, volume e temperatura. Ver Resposta Alternativa correta: c) trabalho, calor e energia interna. O balando de energia ou variação da energia interna do sistema (U) é dado pela diferença entre a quantidade de calor trocada com o ambiente (Q) e o trabalho realizado durante a transformação (t). U = Q – t Esse princípio estabelece a conservação de energia no sistema, pela recepção ou doação de calor e também pela realização ou recebimento de trabalho, que acarretam no aumento ou diminuição da energia do sistema. Questão 6(UEFS BA/2017) A primeira lei da termodinâmica para sistemas fechados foi originalmente comprovada pela observação empírica, no entanto é hoje considerada como a definição de calor através da lei da conservação da energia e da definição de trabalho em termos de mudanças nos parâmetros externos de um sistema. Com base nos conhecimentos sobre a Termodinâmica, é correto afirmar: a) A energia interna de uma amostra de um gás ideal é função da pressão e da temperatura absoluta. Ver Resposta Alternativa correta: e) Nos processos cíclicos, a energia interna não varia, pois volume, pressão e temperatura são iguais no estado inicial e final. a) ERRADA. A energia interna tem valor zero, pois o trabalho realizado é igual à troca de calor com o ambiente. b) ERRADA. O trabalho recebido é igual a quantidade de calor recebida, ou seja, 48,0 J. c) ERRADA. As variáveis dependem do ciclo realizado na transformação. Por exemplo, se o ciclo for realizado no sentido horário, o gás converte calor em trabalho. d) ERRADA. Quando um ciclo é realizado no sentido anti-horário, o gás converte trabalho em calor. e) CORRETA. Após uma sequência de transformações em um processo cíclico as variáveis do sistema (volume, pressão e temperatura) retornam aos valores iniciais. Veja também: Primeira Lei da Termodinâmica Questão 7(Ufpa) Um técnico de manutenção de máquinas pôs para funcionar um motor térmico que executa 20 ciclos por segundo. Considerando-se que, em cada ciclo, o motor retira uma quantidade de calor de 1200 J de uma fonte quente e cede 800 J a uma fonte fria, é correto afirmar que o rendimento de cada ciclo é a) 13,3% Ver Resposta Alternativa correta: c) 33,3%. 1º passo: calcular o trabalho realizado pela diferença de energia total e dissipada. 2º passo: calcular o rendimento pela razão entre o trabalho realizado pela máquina e o calor recebido. Veja também: Segunda Lei da Termodinâmica Questão 8(IFG) As máquinas térmicas são dispositivos que operam sempre em ciclos, isto é, retornam periodicamente às condições iniciais. Uma maneira de estudá-las é por meio de transformações que ocorrem dentro destes ciclos, representados por um gráfico do comportamento da pressão de um gás de trabalho em função do volume por ele ocupado. O gráfico a seguir representa um ciclo de uma máquina térmica realizado por um sistema gasoso:  Analise as afirmativas. I.
De A para B ocorre uma expansão isobárica. Está(ão) correta(s). a) Apenas a afirmativa I. Ver Resposta Alternativa correta: a) Apenas a afirmativa I. I. CORRETA. A pressão, representada no eixo y, permaneceu constante, caracterizando uma transformação isobárica, enquanto que o volume aumentou. II. ERRADA. Como o volume não varia de B para C, então o trabalho é nulo, já que . III. ERRADA. A variação de energia interna é nula, pois ao término do ciclo retorna-se às condições iniciais. IV. ERRADA. O trabalho realizado não é nulo, ele pode ser calculado pela área do retângulo no gráfico. Veja também: Ciclo de Carnot Questão 9(UFRS) Qual é a variação de energia interna de um gás ideal sobre a qual é realizado um trabalho de 80J, durante uma compressão adiabática? a) 80 J Ver Resposta Alternativa correta: a) 80 J. Em uma transformação adiabática não há variação de temperatura, o que indica que não ocorreram trocas de calor entre o sistema e o ambiente. Em uma compressão adiabática o gás é comprimido e, por isso, é realizado um trabalho sobre ele. Logo, o trabalho recebe sinal negativo, - 80 J. A variação de energia é então calculada da seguinte forma: U = Q – t U = 0 – (-80) U = 80 J Portanto, como não há transferência de calor, a variação de energia interna é de 80 J. Questão 10(UNAMA) Um motor de Carnot cujo reservatório à baixa temperatura está a 7,0 °C apresenta um rendimento de 30%. A variação de temperatura, em Kelvin, da fonte quente a fim de aumentarmos seu rendimento para 50%, será de: a) 400 Ver Resposta Alternativa correta: c) 160. 1º passo: converter a temperatura de Celsius para Kelvin. 2º passo: calcular a temperatura da fonte quente no ciclo de Carnot para o rendimento de 30%. 3º passo: calcular a temperatura da fonte quente para o rendimento de 50%. 4º passo: calcular a variação de temperatura. Portanto, a variação de temperatura, em Kelvin, da fonte quente a fim de aumentarmos seu rendimento para 50%, será de 160 K. Complemente seus estudos lendo os textos a seguir.
Bacharela em Química Tecnológica e Industrial pela Universidade Federal de Alagoas (2018) e Técnica em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (2011). O que ocorre na transformação isocórica?Uma transformação isocórica é quando acontece a uma determinada massa de gás uma mudança de temperatura e pressão, mas seu volume continua o mesmo.
Como se calcula o trabalho de um gás para uma transformação isobárica?O trabalho de um gás em uma transformação isobárica pode ser calculado pelo produto entre a força e a variação de volume desse gás após ser submetido a uma fonte de calor. A Termodinâmica é a área da Física que estuda as relações entre a energia térmica e a energia mecânica.
O que e o trabalho realizado por um gás?Os gases podem realizar trabalho por expansão ou compressão contra uma pressão externa constante. O trabalho realizado por gases é também chamado, às vezes, de pressão x volume ou trabalho PxV por motivos que, esperamos, ficarão mais claros nesta seção!
Quando um gás passa por uma transformação isobárica?A transformação isobárica ocorre quando uma massa fixa de determinado gás sofre variação no volume e na temperatura, mas a pressão mantém-se constante. As transformações gasosas sempre ocorrem com uma das variáveis de estado dos gases mantida constante, enquanto as demais sofrem variação.
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Qual é o trabalho realizado por um gás em uma transformação Isocórica?
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