Lista - 1 Lei da Termodinâmica e Trabalho de uma Gás Ideal - 2023-2

1. (2,4 pontos). Assinale V para as afirmativas verdadeiras e F para as falsas ( ) (a) Na expansão livre de um gás, não é possível calcular a entropia como ΔS = ΔQ/ /T , pois esse processo é irreversível. ( ) (b) A mudança de entropia num processo adiabático qualquer deve ser nula uma vez que ΔQ = 0. ( ) (c) Quando um gás ideal é submetido a um processo adiabático sua energia interna não varia. ( ) (d) De acordo com a segunda lei da termodinâmica, entropia de um sistema pode ser negativa desde que a entropia total do universo não seja. ( ) (e) A segunda lei da termodinâmica assegura que a energia deve ser conservada em qualquer processo natural. ( ) (f) Uma grande chapa de metal tem um furo no meio. Quando a chapa é aquecida, a área do furo diminui. ( ) (g) A capacidade calorífica molar, a volume constante, de uma certa amostra de gás ideal monoatômico é 49,81J/K. Tem-se que o número de moles n dessa é, aproximadamente, n = 4,0 . ( ) (h) As variações de temperatura de dois corpos de massas M_A e M_B são iguais quando cada um fornece a mesma quantidade de calor. Conclui-se então que: C_A = (M_A/M_B) C_B. 2. (1,6 pontos) A capacidade calorífica molar, a volume constante de uma certa amostra de gás ideal monoatômico é de 49,81J/K. (a) Calcular o número de moles do gás na amostra. (b) Qual é a energia interna do gás na temperatura T = 300 K ? (c) Qual é a capacidade calorífica do gás a pressão constante ? 3. (3,0 pontos) Dois moles de um gás ideal monoatômico têm pressão inicial P_1 =2 atm e volume inicial V_1 = 2 litros. O gás efetua o seguinte ciclo de processos quase-estáticos; expande-se isotermicamente até o volume V_2 =4 litros; aquecimento a volume constante até atingir a pressão de P3 =2 atm; resfriamento isobárico até atingir o estado inicial . (a) Represente o processo ciclo no diagrama P x V (b) Calcule o calor trocado com o gás bem como o trabalho por ele realizado em cada parte do ciclo. (c) Calcule as temperaturas T_1, T_2 e T_3 . 4. (3,0 pontos) Um gás ideal opera num ciclo de Carnot. Na expansão isométrica a temperatura de trabalho é 250 graus celsius e para compressão isométrica atinge-se 50 graus Celsius . O gás absorve l 200 J de energia da fonte quente na expansão isométrica. (a) Encontre a energia rejeitada na fonte fria por ciclo e (b) o trabalho líquido realizado pelo gás em cada ciclo. Dados: Equação de estado do gás ideal : PV = nRT Trocas de Calor: Q = m c Δ T ; Primeira Lei da Termodinâmica : ΔE_ii = Q – W Constante dos gases R = 8,31 . ; Calor molar : C = n R/ C_p – C_v = R Constante adiabática: = C p C v Rendimento e de máquinas térmicas: e = Wn Q_n Entropia de uma processo reversível: ΔS_if = \int f_i q _i τ