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  1. 1. Exercícios Resolvidos de Leis da Termodinâmica
  2. 2. Questão P.158Um gás ideal é comprimido isoladamente como indicao gráfico. Sejam A o estado inicial e B o estado finalda massa gasosa. A temperatura inicial do gás é Ta –300K.a) Determine a temperatura final Ta do gás.b) Calcule, pelo gráfico, o trabalho realizado no processo.
  3. 3. Questão P.158c) Esse trabalho é realizado pelo gás ou sobre o gás? Por quê?
  4. 4. Resposta P. 158 P.158a) Determine a temperatura final Ta do gás. Vi Vf Ti Tf 3 3 3 10 1 10 300 TB 300 TB 100 K 3
  5. 5. Resposta P. 158 P.158b) Calcule, pelo gráfico, o trabalho realizado no processo. W Área W 2 10 3 8 103 W 16 J
  6. 6. Resposta P. 158 P.158c) Esse trabalho é realizado pelo gás ou sobre o gás? Por quê? Sobre o gás
  7. 7. Questão P.159O gráfico mostra uma transformação sofrida por 4mols de um gás perfeito a partir de um estado A, emque a temperatura é 500 K, até outro estado B, emque a temperatura vale 600 K.
  8. 8. Questão P. 159a) Determine as pressões inicial (pA) e final (pB) do gás.b) Calcule o trabalho realizado no processo.c) Esse trabalho é realizado pelo gás?Explique. ( Dado: R= 8,31 J/MOL – k )
  9. 9. Resposta P.159a) Determine as pressões inicial (pA) e final (pB) do gás.PV n RTPA 0,2 4 8,31 500PA 83100 PA 8,31 104 N/m 2 4 8,31 600PB 33240 0,6PB 3,32 104 N/m 2
  10. 10. Resposta P. 159 P.158b) Calcule o trabalho realizado no processo.W Área 4 4 (8,31 10 3,32 10 ) 0,4W 2 4W 11,63 10 0,2 4W 2,326 10 J
  11. 11. Resposta P. 159 P.158c) Esse trabalho é realizado pelo gás?Explique. Pelo gás
  12. 12. Resposta P. 160 P.158 de massa molar M – 28A massa de 56 g de um gásg/mol, suposto ideal, sofre a transformação ABindicada no gráfico. a) Determine as temperaturas Ta e Tb dos estados inicial e final da massa gasosa. b) Calcule o trabalho realizado no processo AB. c) O trabalho em questão é( Dado: R= 8,31 J/MOL –k ) realizado pelo gás ou sobre o gás? Explique.
  13. 13. Resposta P. 159a) Determine as P.158 temperaturasTa e Tb dos estados inicial e final da massa gasosa. n 2 mol PV n R T 5 105 60 10 3 2 8,31 TA 300 102 TA 1805 K 16,62 1 105 20 10 3 2 8,31TB 20 102 TB 120,3K 16,2
  14. 14. Resposta P. 159 P.158b) Calcule o trabalho realizado no processo AB. W Área (5 105 1 105 ) 40 10 3 W 120 102 J 2 W 1,2 104 J
  15. 15. Resposta P. 159 P.158c) O trabalho em questão é realizado pelo gás ou sobre o gás? Explique. Sobre o gás
  16. 16. Questão P. 161 P.158Certa quantidade de um gás ideal monoatômico sofre oprocesso termodinâmico AB indicado no gráfico. SendoR – 8,31 J/mol- K e Ta – 600 K a temperatura inicial dogás,determine:a) O número de mols do gás;b) A temperatura final Tb.c) A variação de energia interna que o gás sofre no processo;
  17. 17. Questão P. 161 P.158d) O trabalho realizado sobre o gás na compressão do estado A para o estado B;e) A quantidade de calor que o gás troca com o ambiente no processo AB.
  18. 18. Resposta P. 161 P.158a) O número de mols do gás;PV n RT 310 10 0,3 n 8,31 600 3 3 10n 0,6 mols 4986
  19. 19. Resposta P. 161 P.158b) A temperatura final Tb. PiVi Pf V f Ti Tf 10 105 0,3 4 105 0,1 600 TB 3 0,4 600 TB 240 TB 80 K 3
  20. 20. Resposta P. 161 P.158c) A variação de energia interna que o gás sofre no processo; 3 U n RT 2 3 U 0,6 8,31 520 2 U 3889,08 3 U 3,9 10 J
  21. 21. Resposta P. 161 P.158d) O trabalho realizado sobre o gás na compressão do estado A para o estado B;W Área (10 103 4 103 ) 0,2W 2W 1,4 103 J
  22. 22. Resposta P. 161 P.158e) A quantidade de calor que o gás troca com o ambiente no processo AB. U Q W 3 3 3,9 10 Q 1,4 10 Q 5,3 103 J
  23. 23. Questão P. 162 P.158O gráfico indica uma transformação AB sofrida por 2 molsde um gás ideal monoatômico.Sendo R – 8,31 J/mol –K, determine: a) As temperaturas inicial e final do gás; b) A variação de energia interna do gás no processo AB. c) O trabalho realizado pelo gás ao passar do estado A para o estado B: d) A quantidade de calor trocada pelo gás durante a transformação AB.
  24. 24. Resposta P. 162 P.158a) As temperaturas inicial e final do gás; PV n R T 4 3 10 0,2 2 8,31 TA 0,6 104 TA 361 K 16,62 2 104 0,4 2 8,31 TB 0,8 104 TB 481 K 16,62
  25. 25. Resposta P. 162 P.158b) A variação de energia interna do gás no processo AB. 3 U n RT 2 3 U 2 8,31 120 2 U 2991 ,6 J 3 103 J
  26. 26. Resposta P. 162 P.158c) O trabalho realizado pelo gás ao passar do estado A para o estado B: W Área 4 4 (3 10 2 10 ) 0,2 W 2 W 5 103 J W 5000 J
  27. 27. Resposta P. 162 P.158d) A quantidade de calor trocada pelo gás durante a transformação AB. U Q W 3 3 3 10 Q 5 10 3 Q 8 10 J
  28. 28. Questão P. 163 P.158Numa compressão isotérmica, o trabalho realizadosobre o gás é 600 J.Determine o calor cedido pelo gásno processo e a variação da energia interna.
  29. 29. Resposta P. 163 P.158 U 0 Q W Q 600 J
  30. 30. Questão P. 164Um gás P.158 encontra-se inicialmente sob pressão de 105N/m2 e à temperatura de 500K, ocupando um volumede 1,66 m3.O gás se expande isotermicamente aoreceber 400 J de calor do meio exterior. Sendo aconstante universal dos gases perfeitos R= 8,3 J/mol-K, determine: a) O número de mols do gás que sofre o processo;b) O trabalho realizado durante a transformação;c) A variação de energia interna do gás.
  31. 31. Resposta P. 164a) P.158 gás que sofre o processo; O número de mols do PV n RT 5 10 1,66 n 8,31 500 5 1,66 10 n 39,95 4155 n 40 mol
  32. 32. Resposta P. 164 P.158b) O trabalho realizado durante a transformação; U 0 W Q W 400 J
  33. 33. Resposta P. 164 P.158c) A variação de energia interna do gás. U 0
  34. 34. Questão P. 165 P.158Três mols de um gás monoatômico sofrem um processotermodinâmico representado graficamente pelahipérbole eqüilátera AB indicada na figura. A áreadestacada no gráfico vale, numericamente,9,5 -10 4a) Que processo o está sofrendo? Explique o porquê de sua conclusão.b) Em que temperatura o processo se realiza?
  35. 35. Questão P. 165 P.158c) Qual é a variação de energia interna do gás noprocesso? Por que ?d) Qual é o trabalho realizado sobre o gás nesseprocesso AB?e) Durante o processo AB, o gás recebe ou perde calor?Por quê? Qual é a quantidade de calor trocada pelogás?( Dado: R= 8;31 J/ mol – K)
  36. 36. Resposta P. 165 P.158a) Que processo o está sofrendo? Explique o porquê de sua conclusão. PAVA PBVB TA TB 1,2 104 0,6 3,6 104 0,2 TA TB 0,72 0,72 TA TB TB TA Processo isotérmico Compressão
  37. 37. Resposta P. 165 P.158b) Em que temperatura o processo se realiza? PV n RT 4 1,2 10 0,6 3 8,31 T 7200 T 288K 24
  38. 38. Resposta P. 165c) Qual é a P.158energia variação de interna do gás noprocesso? Por que ? U 0
  39. 39. Resposta P. 165 P.158d) Qual é o trabalho realizado sobre o gás nesseprocesso AB? 4 W 9,5 10 J
  40. 40. Resposta P. 165 P.158e) Durante o processo AB, o gás recebe ou perde calor?Por quê? Qual é a quantidade de calor trocada pelogás? 4 Q 9,5 10 J Liberou calor, pois é copressão. Perde calor.
  41. 41. Questão P. 166 P.158No processo isobárico indicado no gráfico abaixo, o gásrecebeu 1.500 J de energia do ambiente. Determine: a) O trabalho realizado na expansão; b) A variação de energia interna do gás.
  42. 42. Resposta P. 166 P.158a) O trabalho realizado na expansão; W Área W 20 30 W 600 J
  43. 43. Resposta P. 166 P.158b) A variação de energia interna do gás. U Q W U 1500 600 U 900 J
  44. 44. Questão P. 167 P.158O gráfico representa uma compressão isobárica de umgás sob pressão de 2- 103 N/m2. Sabendo que no processo o gás perdeu 2,0. 103 J de calor,determine: a) O número de mols do gás que sofre o processo;
  45. 45. Questão P. 167 P.158b) O trabalho realizado sobre o gás;c) A variação de energia interna sofrida pelo gás.( Considere R= 8,31 J/mol. K)
  46. 46. Resposta P. 164 P.158a) O número de mols do gás que sofre o processo; PV n RT 3 2 10 0,6 n 8,31 300 1200 n 0,48 2493
  47. 47. Resposta P. 167 P.158b) O trabalho realizado sobre o gás; W p V W 2 103 0,4 W 800 J
  48. 48. Resposta P. 167 P.158c) A variação de energia interna sofrida pelo gás. U Q W U 2000 800 U 1200 J

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