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Capítulo 17

Tradução: Adir Moysés Luiz, Doutor em Ciência pela UFRJ, Prof. Adjunto do Instituto de Física da UFRJ.

17-2: a)

b) Como a pressão final é igual a 40% do valor inicial, concluímos que o volume final é (5/2) do seu valor original. De acordo com a Eq. (17-4),

17-4: a)

b) pV = (1.50 x 105 Pa)(0.0600 m3 – 0.0900 m3) = -4.50 x 103 J.

17-6: a) W13 = p1(V2 – V1), W32 = 0, W24 = p2(V1 – V2) e W41 = 0.

O trabalho total realizado pelo sistema é

W13 + W32 + W24 + W41 = (p1 – p2)(V2 – V1),

Que é a área dentro da curva fechada indicada no plano p-V.

b) Para o processo inverso, as pressões são as mesmas, contudo as variações de volume são iguais porém possuem sinais contrários aos encontrados no item (a), logo o trabalho total realizado é igual porém possui sinal contrário ao trabalho encontrado no item (a).

17-8: a) pV = (1.80 x 105 Pa)(0.210 m2) = 3.78 x 104 J.

b) U = Q – W = 1.15 x 105 J – 3.78 x 104 J = 7.72 x 104 J.

c) A relações W = pV e U = Q – W são válidas para qualquer tipo de sistema e não apenas para um gás ideal.

17-10: a) O maior trabalho é realizado ao longo do caminho que delimita a maior área acima do eixo V no plano p-V (ver a Fig. (17-18)), que é dada pelo caminho número 1. O menor trabalho é realizado ao longo do caminho 3.

b) W > 0 em todos os três casos; Q = U + W, portanto Q > 0 em todos os três casos, sendo que o maior valor de Q corresponde ao maior trabalho realizado, ao longo do caminho número 1. Quando Q > 0, o calor é absorvido.

17-12: a) O recipiente está bem isolado, portanto não existe nenhuma troca de calor.

b) Para agitar precisamos realizar trabalho. A agitação deve ser irregular portanto um agitador deve se mover sempre no sentido contrário ao da água para aumentar o atrito.

c) O trabalho realizado mencionado na parte (b) é o trabalho realizado sobre o sistema, portanto W < 0, e como não ocorreu troca de calor, concluímos que U = -W > 0.

17-14: a), b) A malha no sentido horário (I)