Question

Um experimento foi conduzido visando avaliara energia cedida por uma fonte quente para umsistema cilindro-pistão contendo gás ideal. Para tal,uma massa conhecida de gás foi inserida no cilindroe pressurizada com o peso do pistão, o qual possuíamovimentação vertical livre, gerando uma condiçãoinicial VA, TA e PA. Em seguida, a fonte quente foiacionada por 3 minutos e a condição final VB, TB ePB foi observada. O sistema manteve-se à pressãoconstante de 2,5 atm. O gráfico a seguir representaas observações ao longo do experimento.A partir dos resultados observados no experimento,a variação de energia interna do sistema entre ospontos A e B foi determinada como sendo 8 kJ.Considerando que não há perdas de energia nosistema e que 1 atm = 105 Pa, assinale a opção queapresenta o valor correto da energia cedida pelafonte por unidade de tempo.A 8,4 kJ/min.B 8,0 kJ/min.C 7,6 kJ/min.D 2,8 kJ/min.E 2,5 kJ/min.

#ENADE

Answer 1

D) 2,8 kJ/min

A energia interna é uma propriedade termodinâmica que diz respeito as energias cinética e potencial das partículas gasosas, que estão em constante movimento em um sistema.

Como o sistema varia de forma isobárica (pressão constatante) e sabendo que a variação de energia interna (ΔU) do início ao fim do experimento foi de 8 kJ, podemos calcular a energia total cedida pela fonte (Q) pela primeira lei da termodinâmica:

ΔU = Q - W(trabalho)

ΔU = Q - P*ΔV

8000 = Q - 2,5atm*105Pa*(2,4 - 0,8)

Q = 8420 J = 8,42 kJ

O experimento foi realizado no tempo de 3 minutos, então a energia cedida pela fonte por unidade de tempo fica da seguinte forma:

$\frac{Q}{t}$ = 8,42 / 3 = 2,8 kJ/min

Logo, a alternativa correta é a D) 2,8 kJ/min.

Espero ter ajudado!