EXERCÍCIOS SOBRE A
1ª LEI DA TERMODINÂMICA
1) Uma máquina térmica ideal opera recebendo
450 J de uma fonte de calor e
liberando 300 J no
ambiente. Uma segunda máquina térmica
ideal opera recebendo 600 J e liberando 450 J. Quanto
obteremos se dividirmos o rendimento da segunda máquina pelo rendimento
da primeira máquina.
Observemos a 1ª máquina:
Energia recebida è 450 J
Energia liberada è 300 J
Energia utilizada (DU) è 450 J – 300 J = 150 J
Rendimento è 150 / 450 = 1/3
Observemos a 2ª máquina:
Energia recebida è 600 J
Energia liberada è 450 J
Energia utilizada (DU) è 600 J – 450 J = 150 J
Rendimento è 150 / 600 = 1 / 4
Rendimento da 2ª máquina = 1 / 4
Rendimento da 1ª máquina = 1/3
Fazendo a divisão è 1 / 4 : 1 / 3 = 3 / 4 = 0,75
2) Um sistema gasoso recebe do meio externo 200 cal, em forma de calor. Sabendo que 1 cal = 4,2 J, determinar a variação de energia interna numa
transformação isométrica.
Vamos transformar em Joules:
Q = 200 cal = 200 . 4,2 = 840 J
Numa transformação isométrica o volume permanece constante, ou seja DV = 0 e o trabalho(t) é nulo, o calor recebido é transformado em variação da energia interna. Logo,
Q = t + DU è 840 = 0 + DU è DU = 840 J
3) Numa transformação isobárica, um gás
realiza o trabalho de 400 J, quando recebe do meio externo 500 J. Qual a variação de energia
interna do gás nessa transformação ?
Pela lei da conservação de energia, sabemos que : Q = t + DU
Logo,
500 = 400 + DU è DU = 500 – 400 = 100 J
4) Sobre um sistema realiza-se um trabalho de
3000 J e, em conseqüência ele fornece 500 cal ao meio externo durante o mesmo
intervalo de tempo. Se 1 cal = 4,2 J, determine a variação de energia do sistema.
Transformando em Joule:
500 cal = 400 . 4,2 = 2100 J
Pela lei de conservação de energia, temos: Q = t + DU
Logo,
2100 = 3000 + DU è DU = -900
Como devemos considerar o módulo, temos que DU = 900 J