Vamos analisar cada uma das perguntas:
a) Formas de aumentar a temperatura de um gás: - Aquecimento direto: Adicionar calor ao sistema através de uma fonte externa. - Compressão adiabática: Comprimir o gás rapidamente, de forma que não haja tempo para troca de calor com o ambiente (processo adiabático), o que resulta em aumento da temperatura. - Mistura com um gás ou substância mais quente: Integrar o gás com outra substância que tenha uma temperatura mais elevada, podendo ocorrer transferência de calor para o gás. - Realização de trabalho sobre o gás: A compressão do gás estará realizando trabalho, e o trabalho pode ser convertido em energia térmica se o processo não for isóbarico.
b) Manter a temperatura constante durante a compressão do gás: - Sim, isso é possível através de um processo chamado compressão isotérmica. Para manter a temperatura constante enquanto o volume diminui, deve-se garantir que o calor liberado na compressão seja removido do sistema simultaneamente. Isso pode ser feito colocando o gás em contato com um reservatório térmico (um "banho térmico") que troque calor de forma adequada, mantendo a energia interna (e portanto a temperatura) constante.
c) Efeito do pistão se movendo para cima com paredes adiabáticas: - Quando o pistão se move para cima, aumentando o volume disponível para o gás, e as paredes são adiabáticas (não permitem troca de calor com o ambiente), o processo é uma expansão adiabática. - Pressão: A pressão do gás vai diminuir porque o mesmo número de moléculas está agora ocupando um maior volume. - Temperatura: A temperatura do gás diminui, pois o gás faz trabalho sobre o pistão (expande), consumindo energia interna para realizar esse trabalho, e não há troca de calor com o entorno para compensar. - Volume: O volume do gás, naturalmente, aumenta.
Essas mudanças ocorrem devido à Primeira Lei da Termodinâmica e às premissas do processo adiabático, segundo as quais não há transferência de calor e a variação na energia interna é devida apenas ao trabalho realizado.
