Apostila 7
Setor B
Página 135
Gnomo
Aula 27 e 28
1º Princípio da
Termodinâmica
1ª Lei da Termodinâmica
O primeiro princípio da termodinâmica nada mais é que o princípio da
conservação da energia aplicado à Termodinâmica.
O princípio da conservação da energia, em linhas gerais, diz que um
sistema jamais pode criar ou destruir energia.
Estado A
Estado B
F
F
ΔV = Vf - Vi
O calor trocado com o meio é convertido em trabalho ou
armazenado na forma de energia interna pelo sistema gasoso.
Gnomo
Aplicação da 1ª Lei da Termodinâmica
Com relação ao calor trocado pelo gás com o meio.
Q>0
O gás recebe calor
Q<0
O gás cede calor
Com relação a variação da energia interna do gás
ΔU > 0
T diminui
U aumenta
U diminui
T constante
U constante
ΔU = 0 J
T aumenta
ΔU < 0
Com relação ao trabalho realizado pelo gás
V aumenta
O gás realiza trabalho
V diminui
O gás recebe trabalho
V é constante
O gás não realiza trabalho
Gnomo
Exercícios – Página 136
1. Certa massa de gás está em contato com uma fonte quente e, em
determinado intervalo de tempo, recebe 200 J de energia térmica.
Durante esse processo, o gás é submetido a uma expansão.
O trabalho realizado pela força de pressão do gás é 130 J.
Determine a variação de energia interna do gás.
Recebe calor: Q = 200 J
Realiza trabalho : τ = 130 J
2. Uma massa de gás foi submetida a uma compressão, em que o
trabalho da força de pressão, em módulo, foi igual a 520 J.
Simultaneamente, o gás está em contato com uma fonte fria e, nessa
circunstância, transfere à fonte 250 J de energia térmica. O gás
esquentou ou esfriou? Justifique sua resposta.
Recebe trabalho: τ = - 530 J
Rede calor: Q = - 250 J
Gnomo
Recebe calor: Q = 200 J
Realiza trabalho : τ = 130 J
2. Uma massa de gás foi submetida a uma compressão, em que o
trabalho da força de pressão, em módulo, foi igual a 520 J.
Simultaneamente, o gás está em contato com uma fonte fria e, nessa
circunstância, transfere à fonte 250 J de energia térmica. O gás
esquentou ou esfriou? Justifique sua resposta.
Recebe trabalho: τ = - 520 J
Cede calor: Q = - 250 J
Como a variação da energia interna do gás é positiva sua temperatura
aumentou.
Gnomo
Recebe trabalho: τ = - 520 J
Cede calor: Q = - 250 J
Como a variação da energia interna do gás é positiva sua temperatura
aumentou.
3. Certa massa de gás recebe de uma fonte térmica 900 cal de energia.
Apesar disso, ao fim desse processo, observa-se que sua temperatura
permaneceu constante. Formule uma hipótese que justifique esse
resultado.
Recebe calor : Q = 900 cal
Temperatura constante, então não houve variação da energia interna do
gás. Logo: ΔU = 0 J.
O gás utilizou o calor recebido para realizar trabalho.
Gnomo
Recebe calor : Q = 900 cal
Temperatura constante, então não houve variação da energia interna do
gás. Logo: ΔU = 0 J.
O gás utilizou o calor recebido para realizar trabalho.
3. Thiago, em um dia normal, após seu banho matinal, notou que o
recipiente de seu desodorante se esfriava a medida que ele acionava o
spray. Mas ele pensou: “Como pode o recipiente ter se esfriado, se está
recebendo calor de minha mão?” Redija um pequeno texto explicando
esse fenômeno.
De fato, é certo que a mão de Thiago esteja fornecendo calor ao
recipiente, uma vez que a temperatura da mão é, aproximadamente,
36ºC, enquanto a do recipiente deve ser inferior a esse valor. Todavia, o
recipiente esfria porque o gás necessita de calor (retirado do tubo) para
realizar trabalho.
Energia interna do gás
O gás recebe calor.
pode ser constante.
O gás realiza trabalho.
Gnomo
De fato, é certo que a mão de Thiago esteja fornecendo calor ao
recipiente, uma vez que a temperatura da mão é, aproximadamente,
36ºC, enquanto a do recipiente deve ser inferior a esse valor. Todavia, o
recipiente esfria porque o gás necessita de calor (retirado do tubo) para
realizar trabalho.
Energia interna do gás
O gás recebe calor.
pode ser constante.
O gás realiza trabalho.
5. (UNESP) Um recipiente contendo certo gás tem seu volume
aumentado graças ao trabalho de 1.664 J realizado pelo gás. Neste
processo, não houve troca de calor entre o gás, as paredes e
o meio exterior. Considerando que o gás seja ideal, a energia de 1mol
desse gás e a sua temperatura obedecem à relação U = 20,8 ⋅ T, onde
a temperatura T é medida em kelvins e a energia U em joules. Pode-se
afirmar que nessa transformação a variação de temperatura de um mol
desse gás, em kelvins, foi de:
a)50
b) –60
c) –80
d) 100
e) 90
Gnomo
De fato, é certo que a mão de Thiago esteja fornecendo calor ao
recipiente, uma vez que a temperatura da mão é, aproximadamente,
36°C, enquanto a do recipiente deve ser inferior a esse valor. Todavia, o
recipiente esfria porque o gás necessita de calor (retirado do tubo) para
realizar trabalho.
Energia interna do gás
O gás recebe calor.
pode ser constante.
O gás realiza trabalho.
a) 50
b) -600
c) –80
d) 100
Dados: τ = 1665 J
ΔU = ?
Q = 0 J , pois não houve trocas de calor com o meio
U = 28,8 T → ΔU = 28,8 ΔT
T=?
Pela 1ª Lei da Termodinâmica
e) 90
Pela equação fornecida
Gnomo
Exercícios – Extra
1. Determine a variação de energia interna de um sistema gasoso que
recebe 1000 J na forma de calor e cede 600 J na forma de energia
mecânica.
Recebe calor: Q = 1000 J
A palavra “cede” esta empregado no sentido de “realiza” e “energia
mecânica” esta empregada no sentido de “trabalho”.
Logo: τ = 600 J
2. Ainda com relação ao exercício anterior, são feitas quatro
afirmações. Julgue cada uma delas.
a) Para o sistema receber calor (Q > 0), ele deve ser colocado na
presença de uma fonte quente (corpo a uma temperatura maior
que a do sistema).
Correto
Gnomo
2. Ainda com relação ao exercício anterior, são feitas quatro
afirmações. Julgue cada uma delas.
a) Para o sistema receber calor (Q > 0), ele deve ser colocado na
presença de uma fonte quente (corpo a uma temperatura maior
que a do sistema).
Correto
b) Para o sistema gasoso fornecer energia mecânica para o meio, tem
de haver uma expansão.
Correto, pois para haver realização de trabalho o volume deve
aumentar.
c) Se a energia interna do gás aumenta, a sua temperatura aumenta.
Correto
d) A resposta do exercício anterior poderia ser obtida pela expressão
ΔU = Q – τ
Correto
Gnomo
b) Para o sistema gasoso fornecer energia mecânica para o meio, tem
de haver uma expansão.
Correto, pois para haver realização de trabalho o volume deve
aumentar.
c) Se a energia interna do gás aumenta, a sua temperatura aumenta.
Correto
d) A resposta do exercício anterior poderia ser obtida pela expressão
ΔU = Q – τ
Correto
3. (UNESP) Um recipiente contendo um certo gás tem seu volume
aumentado graças ao trabalho de 1664 J realizado pelo gás. Neste
processo, não houve troca de calor entre o gás, as paredes e o meio
exterior. Considerando que o gás seja
ideal, a energia de 1mol desse gás e a sua temperatura obedecem à
relação U = 20,8 T, onde a temperatura T é medida em kelvins e a energia
U em joules. Pode-se afirmar que nessa transformação a variação de
temperatura de um mol desse gás, em kelvins, foi de:
a) 50
b) -600
c) –80
d) 100
e) 90
Gnomo