Exercícios - Física 2 2022-1

Física 2 - Exercícios Nestes exercícios vocês deverão demonstrar a fórmula do trabalho realizdo por um gás ideal em dois processos diferentes. 1. Considere que um gás ideal sofre uma expansão isotérmica reversível, de um volume V0 até um volume V . (a) Esboce a curva da transformação no diagrama indicador, isto é, p × V . (b) Qual é a variação de energia interna neste processo? Por que? (c) Calcule o trabalho realizado e calor absorvido pelo gás. 2. Considere que um gás ideal sofre uma expansão adiabática reversível, de um volume V0 até um volume V . (a) Na forma diferencial da primeira lei da termodinâmica, imponha que o diferencial de calor seja nulo (transformação adiabática); (b) Como U é função de estado, não importa o caminho adotado para o cálculo do mesmo. Além disso, para o gás ideal, a energia interna depende apenas da temperatura: U = U(T). Por conseguinte, mostre que dU = nCV dT. (c) Diferenciando a equação de estado do gás ideal mostre que V dp = nCpdT e que −pdV = nCV T neste tipo de transformação. (d) Dividindo estas últimas equações mostre que dp p = −γ dV V , sendo γ = Cp CV . (e) Para determinada faixa de temperatura é razoável assumir γ constante (por exemplo, no re- gime clássico). Integrando a equação do item anterior, mostre que a expressão para o trabalho adiabático é pV γ = p0V γ 0 = cte. (f) Mostre que o trabalho em uma expansção adiabática pode ser dado por −(pV −p0V0) γ−1 = −nCV (T − T0). 3. Aplique os resultados acima para resolver os exercícios 8 e 10 do capítulo 9 do livro do Moysés, volume 2.