Questões de Concurso Comentadas por alunos sobre 1ª lei da termodinâmica em física

Numa expansão reversível, um gás ideal recebe uma quantidade de calor Q = 50 J, de uma fonte térmica, ao mesmo tempo em que realiza trabalho, movendo um êmbolo, no valor de 200 J, até atingir o estado fina.

lQual a variação da Energia Interna (ΔU) do gás nesse processo?

Uma bolha de gás, de volume V_i = 10 mm³ , encontra-se dentro de uma seringa lacrada e completamente cheia de água. A pressão inicial da seringa é 1,0 × 10⁵ Pa. O êmbolo da seringa e a sua seção reta têm uma área A = 1,0 cm² .

Aumentando-se a força realizada sobre o êmbolo em 10 N, qual será, em mm³ , o volume final de equilíbrio da bolha V_f ?

Dado: a temperatura do gás e da água é constante e igual a 300 K.

A figura abaixo representa, num gráfico pxV, dois processos através dos quais um gás ideal evolui a partir de um estado inicial A de equilíbrio termodinâmico. No processo 1, o gás se expande isotermicamente até outro estado de equilíbrio termodinâmico B. No processo 2, ele se expande adiabaticamente até um terceiro estado de equilíbrio termodinâmico C.

Verifica-se que, durante ambas as expansões, o gás realiza o mesmo trabalho W. Nesse caso, a quantidade de calor Q₁ envolvido no processo 1, e a variação de energia interna ΔU₂ , ocorrida no processo 2, são tais que:

Um gás ideal de volume de 5,0 x 10^-3 m³ encontra-se em equilíbrio termodinâmico em uma caixa que possui um aquecedor e um êmbolo de massa desprezível que pode mover-se livremente, como mostra a Figura abaixo.



Em um determinado momento, o aquecedor é ligado, e o gás sofre uma expansão isobárica reversível até atingir o volume de 7,0 x 10^-3 m³ , quando, então, o aquecedor é desligado.
Se a quantidade de calor total, entregue ao gás, foi de 500 J, qual foi, aproximadamente, em J, a variação da energia interna sofrida pelo gás?