Question

A figura ao lado mostra um ciclo de Carnot, representado no diagrama p-V. Se no trecho d→a, desse ciclo, é realizado sobre o o sistema um trabalho de 60 J, então é verdade que, nesse trecho:
a) o sistema recebe 60 J de calor e sua energia interna diminui.
b) o sistema recebe 60 J de calor e sua energia interna aumenta.
c) o sistema rejeita 60 J de calor e sua energia interna não varia.
d) não há troca de calor e sua energia interna aumenta de 60 J.
e) não há troca de calor e sua energia interna diminui de 60 J.

Answer 1

Letra E: não há troca de calor e sua energia interna diminui de 60 J.

O ciclo de Carnot é composto por 4 processos reversíveis, os quais estão descritos a seguir:

1ºProcesso (ab) : expansão isotérmica

2ºProcesso (bc): expansão adiabática

3ºProcesso (cd) : compressão isotérmica

4ºProcesso (da): compressão adiabática

Logo, o processo de interesse da é uma compressão adiabática. Por definição, em um processo adiabático não há troca de calor. Portanto, $Q=0$.

A primeira lei da termodinâmica afirma que, para todos processos termodinâmicos, o calor absorvido é utilizado para realização de trabalho ou para variar a energia interna do gás. Matematicamente:

$\Delta U=Q-W$

sendo

$\Delta U$ : variação de energia interna

$Q$ : calor

$W$ : trabalho

Quando o trabalho é realizado pelo gás, ele é positivo. Por outro lado, caso o trabalho seja realizado sobre o sistema, ele será negativo. Assim, nesse caso teremos $W=-60 \ J$. Portanto, substituindo o calor e o trabalho na equação da primeira lei:

$\Delta U=Q-W\\ \\\Delta U=0-(-60)\\ \\\Delta U=60 \ J$

Logo, a energia interna aumenta em 60 J. Portanto, a resposta correta é a letra E.

Bons estudos!! Espero ter ajudado.

Answer 2

Resposta:

e) não há troca de calor e sua energia interna diminui de 60 J.