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Exercícios sobre a primeira lei para processos isovolumétricos

Esta lista trata sobre a primeira lei da Termodinâmica aplicada em processos isovolumétricos, os quais ocorrem quando os gases não sofrem alterações em seus volumes.

Questão 1

Os gases ideais podem sofrer transformações nas quais seu volume permanece constante. De acordo com seus conhecimentos sobre as transformações isovolumétricas, assinale a alternativa CORRETA:

a) Nas transformações isovolumétricas, a pressão do gás permanece constante.

b) Nas transformações isovolumétricas, a energia interna do gás permanece inalterada.

c) Nas transformações isovolumétricas, o gás não realiza trabalho.

d) Nas transformações isovolumétricas, a energia interna do gás sempre aumenta.

e) Nas transformações isovolumétricas, a energia interna do gás sempre diminui.

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Questão 2

Com base em seus conhecimentos sobre as transformações isovolumétricas e sobre a primeira lei da Termodinâmica, pode-se afirmar que:

a) nas transformações isovolumétricas, a realização de trabalho pelo ou sobre o gás é positiva. Dessa forma, a variação da energia interna do gás é igual à quantidade de calor absorvida ou emitida por ele.

b) nas transformações isovolumétricas, a realização de trabalho pelo ou sobre o gás é nula. Dessa forma, a variação da energia interna do gás é igual à quantidade de calor absorvida ou emitida por ele.

c) nas transformações isovolumétricas, a realização de trabalho pelo ou sobre o gás é negativa. Dessa forma, a variação da energia interna do gás é igual à quantidade de calor absorvida ou emitida por ele.

d) nas transformações isovolumétricas, o gás sempre sofrerá incrementos em sua energia interna.

e) se um gás sofrer uma transformação isovolumétrica na qual sua pressão aumente, o trabalho terá sido realizado sobre o gás.

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Questão 3

Durante uma transformação isovolumétrica, um gás ideal monoatômico cede 40 J de calor para o meio externo. A variação da energia interna do gás e o trabalho realizado na transformação são, respectivamente, iguais a:

a) ΔU = - 40 J; τ = 0 J

b) ΔU = 0 J; τ = - 40 J

c) ΔU = 0 J; τ = 40 J

d) ΔU = 40 J; τ = 0 J

e) ΔU = 40 J; τ = 40 J

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Questão 4

 Um gás ideal sofre uma transformação termodinâmica AB, representada no gráfico abaixo:

Transformação isovolumétrica

Assinale a alternativa verdadeira em relação a essa transformação.

a) A transformação sofrida pelo gás é adiabática.

b) A transformação sofrida pelo gás é isotérmica.

c) A transformação sofrida pelo gás é isobárica.

d) A transformação sofrida pelo gás é isovolumétrica. 

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Respostas

Resposta Questão 1

Letra C

a) FALSA – um exemplo de transformação isovolumétrica é aquela que acontece dentro de uma panela de pressão. Nesse caso, mantendo-se o volume constante, a pressão do gás tende a aumentar.

b) FALSA – nas transformações isovolumétricas, a temperatura do gás pode mudar, alterando, assim, sua energia interna.

c) VERDADEIRA – se o gás não muda de volume, não há realização de trabalho.

d) FALSA – se a temperatura do gás diminuir, sua energia interna também diminuirá.

e) FALSA - se a temperatura do gás aumentar, sua energia interna também aumentará.

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Resposta Questão 2

Letra B

Nas transformações isovolumétricas, a realização de trabalho pelo ou sobre o gás é nula. Dessa forma, a variação da energia interna do gás é igual à quantidade de calor absorvida ou emitida pelo gás. Podemos constatar a veracidade dessa afirmação por meio da primeira lei da Termodinâmica:

Primeira lei da Termodinâmica

Para uma transformação isovolumétrica, a quantidade de trabalho é nula. Logo:

Primeira lei para transformação isovolumétrica

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Resposta Questão 3

Letra A

A primeira lei da Termodinâmica para transformações isovolumétricas é dada pela equação abaixo:

Primeira lei para transformação isovolumétrica

Como o gás cede calor para o meio externo, sua variação de energia interna é negativa, pois

ΔU = Q = - 40 J. Além disso, nas transformações isovolumétricas, o trabalho é sempre nulo, de forma que τ = 0 J.

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Resposta Questão 4

Letra D

É possível perceber pelo gráfico que, durante a transformação AB, o gás não sofre alterações em seu volume. Podemos dizer, portanto, que o gás sofre uma transformação isovolumétrica.

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