(Originais Teachy 2023) - Questão Médio de Física

Um sistema com um gás ideal passa por um ciclo termodinâmico composto por três processos: (1) uma expansão isotérmica, na qual o gás realiza trabalho sobre o ambiente; (2) uma compressão adiabática, na qual o trabalho é feito sobre o gás e sua temperatura aumenta e (3) uma compressão isotérmica, na qual o gás libera calor para o ambiente e retorna para seu estado inicial. Para este ciclo termodinâmico, responda aos itens a seguir: (a) Descreva o comportamento da energia interna do gás em cada um dos três processos. (b) Calcule o trabalho realizado pelo gás no processo isotérmico de expansão, considerando que a temperatura permanece constante em 300 K, e o gás se expande de um volume inicial de 0,01 m³ para um volume final de 0,03 m³. A constante dos gases ideais (R) é igual a 8,31 J/mol.K e a quantidade de gás é igual a 2 mols. (c) Sabendo que o gás liberou 300 J de calor no processo de compressão isotérmica e que o valor do trabalho nos processos adiabáticos é metade do valor do processo isotérmico, determine a eficiência do ciclo, ou seja, a relação entre o trabalho total realizado pelo gás e a quantidade total de calor absorvida ao longo do ciclo.