Frente B - Módulo 6: 1 Lei da Termodinâmica

Question 1

Qual o conceito de energia interna?

Answer 1

A energia interna é uma grandeza de estado (o que importa é o início e o final) que corresponde ao conteúdo energético das moléculas do sistema.

Question 2

Quando ocorre variação da energia interna?

Answer 2

Quando há troca de energia entre o sistema e a vizinhança na forma de calor ou trabalho.

Question 3

A quais dois fatores a energia interna está associada?

Answer 3

• Quantidade de moléculas de um corpo;
• Temperatura do corpo.

Question 4

Como se calcula a energia interna de um gás? Três fórmulas possíveis.

Answer 4

. U= 3 N K T / 2 —> N= número de moléculas
K= constante de Boltzman
. U= 3 n R T / 2 —–> n= número de mols
R= Constante Universal dos Gases
. U= 3 pV / 2 .

Question 5

Qual é o conceito de trabalho?

Answer 5

O trabalho consiste em uma forma de transferência de energia em que ocorre variação do volume.

Question 6

Quando um gás é apenas comprimido, ele perde ou ganha energia cinética?

Answer 6

Quando um gás é comprimido, ele sofre trabalho e ganha energia cinética.

Question 7

Quando um gás apenas se expande perante um êmbulo móvel, ele perde ou ganha energia cinética?

Answer 7

Quando um gás é expandido, ele realiza trabalho e perde energia cinética.

Question 8

Dois sinônimos para 1 Lei da Termodinâmica

Answer 8

• Variação da energia interna;
• Princípio da Conservação da Energia em sistemas térmicos.

Question 9

Três equações que definem o trabalho de um gás.

Answer 9

W (trabalho)
p (pressão exercida por um gás)
A (área do êmbulo)
delta X (deslocamento do êmbulo)

. W= F . delta X
. W= A. p . delta X
. W= delta V . p

Question 10

Como identificar o trabalho em um gráfico pressão VS. volume?

Answer 10

O trabalho corresponde à área do gráfico até o eixo do volume.

Obs: Essa análise corresponde ao caso de querer saber o trabalho de um determinado trecho do ciclo. Ai sim vai até o eixo do volume.

Question 11

Como identificar o trabalho total de um ciclo em um gráfico pressão VS. volume?

Answer 11

O trabalho corresponde à área do ciclo, não indo até o eixo do volume.

Question 12

Unidade do trabalho no Sistema Internacional + uma outra possível.

Answer 12

Joule (N.m) [ SI ] ou atm.L (depende das unidades de volume e pressão utilizadas no problema).

Question 13

Quando que o trabalho de um gás será positivo (+)?

Answer 13

. Quando a variação do volume for positiva;
. Quando o gás se expande;
. Quando o sistema realiza trabalho sobre a vizinhança.

Question 14

Quando que o trabalho de um gás será negativo (-)?

Answer 14

. Quando a variação do volume for negativa;
. Quando o gás for comprimido;
. Quando a vizinhança realiza trabalho sobre o sistema.

Question 15

Como a primeira lei da termodinâmica é escrita numericamente?

Answer 15

Delta U = Q - W

Question 16

Explique os sinais do trabalho de um sistema

Answer 16

W + = O sistema realiza trabalho
W - = O sistema sofre trabalho
W=0 = Isovolumétrica

Question 17

Explique os sinais do calor de um sistema

Answer 17

Q + = O sistema recebe calor;
Q - = O sistema libera calor;
Q=0 = Adiabática

Question 18

Explique os sinais da variação da energia interna.

Answer 18

Delta U + = Temperatura do sistema aumenta;
Delta U - = Temperatura do sistema diminui;
Delta U=0 = Isotérmica

Question 19

Quais são os dois principais fatores que indicam que há trabalho?

Answer 19

. Variação de volume;
.Presença de uma força.

Question 20

Em um sistema térmico, mesmo recebendo calor, a temperatura do sistema permanece constante. Por que, de acordo com a primeira lei da termodinâmica, isso acontece?

Answer 20

Isso ocorre quando o calor é gasto na forma de trabalho.

Question 21

Dica para resolver exercícios associados á energia interna.

Answer 21

Quando não souber se a variação da energia interna está aumentando ou não, levar em consideração que ela é proporcional à pressão e ao volume do gás +
fazer isotermas no ciclo para saber se a temperatura aumentou ou diminuiu (!!!)

Question 22

Como sabemos o sinal do trabalho total de um ciclo pelo gráfico de pressão versus volume?

Answer 22

Ciclo no sentido horário = W (+)
Ciclo no sentido anti-horário = W (-)

Question 23

O que é a transformação adiabática?

Answer 23

Uma transformação em que não ocorre troca de calor.

Question 24

Em quais situações pode ocorrer uma transformação adiabática?

Answer 24

• Quando um gás é comprimido ou expandido rapidamente, não havendo tempo para que ocorra troca de calor.
• Quando um sistema é isolado termicamente da vizinhança por um isolante (como isopor e lã).

Question 25

Qual é a equação que define uma transformação adiabática e o quê pode ser interpretado à partir dela?

Answer 25

pv y (V elevado ao coeficiente de Poisson)= constante
Essa equação significa que, em uma transformação adiabática, quando ocorre aumento do volume, ocorre uma diminuição da pressão e de forma um pouco maior, e vice-versa.

Question 26

O que ocorre com a temperatura do sistema em uma expansão adiabática? Explique

Answer 26

Ocorre DIMINUIÇÃO DA TEMPERATURA.
Delta U, na transformação adiabática, é igual a -W. Como é uma expansão, W é positivo. Delta U passa a ser negativo, o que implica em uma diminuição da temperatura do sistema.

Question 27

O que ocorre com a temperatura do sistema em uma compressão adiabática? Explique

Answer 27

Ocorre AUMENTO DA TEMPERATURA.
Delta U, na transformação adiabática, é igual a -W. Como é uma compressão, W é negativo. Delta U passa a ser positivo, o que implica em um aumento da temperatura do sistema.

Question 28

Em uma transformação isobárica, qual é a relação entre calor e trabalho?

Answer 28

I Q I > I W I

Question 29

Qual transformação exige mais calor para aquecimento, isobárica ou isovolumétrica? Por que?

Answer 29

Isobárica, pois ela apresentará trabalho.

Question 30

Como é o gráfico de uma transformação adiabática?

Answer 30

Se assemelha a uma isoterma, porém é mais acentuada, tendo em vista que conecta duas isotermas.

Question 31

Como saber pelo gráfico se o trabalho de um determinado trecho do ciclo é + ou -?

Answer 31

Se, do trecho até o eixo, englobar o ciclo, o trabalho é positivo. Caso contrário, se não englobar o ciclo, o trabalho é negativo.

Question 32

O que é a expansão livre?

Answer 32

É um caso específico da transformação adiabática em que não há resistência e, consequentemente, não há transferência de energia. A energia interna permanece a mesma.

Question 33

Como saber se o trabalho é positivo ou negativo em um ciclo?

Answer 33

Se o ciclo for:
- Horário: o trabalho é +.
- Anti-horário: o trabalho é -.