Termodinâmica (um exemplo)

     Exemplo de exercício de Termodinâmica

Para ilustrar esse ponto, tomemos uma questão do vestibular do ITA- (Instituto Tecnológico de Aeronáutica) abordando a 1ª Lei da Termodinâmica, cuja equação é:

ΔU = Q  - t

Onde ΔU = Variação da energia interna do sistema
Q é o calor trocado com o meio
t é o trabalho realizado pelo sistema durante a transformação.

Esta questão mostra que a simples memorização da equação acima não dá mínimas condições de chegar a resposta correta. Ei-la:

(ITA)Das afirmações abaixo:
( I ) A energia interna de um gás ideal depende só da pressão;
( II ) Quando um gás passa de um estado 1 para outro estado 2, o calor trocado é o mesmo qualquer que seja o processo;
( III ) Quando um gás passa de um estado 1 para outro estado 2, a variação da energia interna é a mesma qualquer que seja o processo;
(IV) um gás submetido a um processo quase estático não realiza trabalho;
(V) o calor específico de uma substância não depende o processo como ela e aquecida;
(VI) quando um gás ideal recebe calor e não há variação de volume, a variação da energia interna é igual ao calor recebido;
(VII) Numa expansão isotérmica de um gás ideal o trabalho realizado é sempre menor do que o calor absorvido.

as duas corretas:
A) (II) e (III)
B) (III) e (IV)
C) (III) e (V)
D) (I) e (VII)
E) (III) e (VI)

Resolução:

( I ) Errado, a Energia interna de um gás ideal é função somente de sua temperatura absoluta (T) não dependendo do caminho da transformação sofrida pelo gás.
( II ) Errado, O Calor não é uma grandeza de estado, podemos Ter troca de calor à pressão constante e à volume constante ( com calores específicos diferentes para cada transformação) e portanto o calor não é o mesmo independentemente do processo.
(III) Certo, A variação da energia interna sendo uma grandeza de estado, só depende da temperatura inicial e da temperatura final do processo
( IV) Errado, Um processo quase estático é um processo reversível, cuja variação de entropia é zero. Podemos Ter uma transformação isotérmica quase estática , sendo que o trabalho não é nulo.
(V) Errado, do visto na afirmação II, o calor específico a pressão constante é diferente do calor específico a volume constante, estando ambos relacionados pela relação de Mayers: C_p ­ C_v = R Onde R é a constante universal dos gases.
(VI) Certo, pela primeira lei da termodinâmica, quando não há variação de volume o trabalho é nulo e portanto a variação da energia interna é igual ao calor trocado com o meio.
(VII) Numa expansão isotérmica, a variação da energia interna é nula e portanto, pela primeira lei da termodinâmica, o trabalho realizado pelo gás é igual ao calor trocado com o meio.

Resposta correta: letra E.

Pelo visto acima, saber a "fórmula" não leva a nenhuma conclusão se não soubermos bem as características de cada transformação gasosa : Isotérmica, Isobárica, Isométrica e adiabática. Também precisamos ter bem firmes os conceitos de Energia interna, Calor e trabalho. É isso aí, qualquer dúvida o meu email está a disposição. Nas próximas páginas vou procurar colocar temas interessantes, sempre procurando discutir as questões dos vestibulares.