Avaliação Final (Discursiva) - Individual- TERMODINÂMICA I

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16/03/2022 13:40 Avaliação Final (Discursiva) - Individual
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GABARITO | Avaliação Final (Discursiva) - Individual
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Prova 36153542
Qtd. de Questões 2
Nota 6,60
A Teoria cinética dos gases explica que um gás ideal é formado por átomos ou moléculas em
movimentos contínuos e arbitrários. O movimento desenvolvido pelas partículas faze com que elas
colidam constantemente entre si e com as paredes do reservatório que as contém. Considere a
seguinte situação: duas salas de mesmo tamanho se comunicam por uma porta aberta. Entretanto, a
média de temperatura nas duas salas e mantida a valores diferentes. Em qual sala há mais ar?
Resposta esperada
Pela equação do gás ideal pV/R = constante, se a pressão e a mesma nas duas salas. Então n1T1
= n2T2. Se T2 > T1, tem-se n2 < n1, ou seja, há mais ar na sala cuja temperatura é mais baixa.
Minha resposta
Pela equação do gás ideal PV/R = constante, se a pressão é a mesma nas duas salas. Então n1T1
= n2T2. Se T2 > T1, tem-se n2 < n1, ou seja, há mais ar na sala cuja temperatura é mais baixa.
Considere um pesquisador que trabalha em um laboratório de pesquisa e se depara com um
fenômeno termodinâmico. Ele observa dois fluidos distintos, do tipo 1 e 2, e percebe que quando
submetidos a processos em baixas temperaturas, de 0 °C a 4 °C, por exemplo, o fluido do tipo 1 se
expande e o fluido do tipo 2 se contrai. Além disso, o estudante percebeu que o fluido do tipo 1 pode
ser completamente congelado em seu recipiente, enquanto aquele do tipo 2 congela a partir da
superfície, deixando ainda líquida as camadas mais próximas do fundo do recipiente. Considerando
tais propriedades termodinâmicas e a teoria sobre a dilatação volumétrica dos líquidos, como você
descreveria resultados tão distintos?
Resposta esperada
Esse é um caso de estudo da teoria da dilatação dos líquidos. É preciso lembrar que por regra
fluidos se expandem à medida que a temperatura cresce. Entretanto, a água apresenta uma
exceção à tal regra. Levando em conta o resultado a respeito do congelamento do fluido de tipo
1, percebemos que este pode ser qualquer tipo de fluido, uma vez que ele se expande entre 0 °C a
4 °C, o que causa um congelamento por completo do fluido. A água, por sua vez, apresenta as
mesmas propriedades do fluido de tipo 2 estudado pelo pesquisador, ela se contrai de 0 °C a 4 °C
e por isso sua densidade, nesse intervalo térmico, alcança um máximo a 4 °C. Como
consequência há um fluxo de água a densidades mais baixas para a superfície do recipiente,
culminando em um congelamento a partir da superfície.
Minha resposta
O coeficiente de dilatação volumétrica dos líquidos não é o mesmo para todas as medidas de
temperaturas. Em alguns casos, como o caso da água, tal coeficiente pode ser negativo. Um
coeficiente de dilatação volumétrica negativo faz com que a água sofra a diminuição em seu
volume enquanto sofre aumento de temperatura, entretanto, esta característica só é observada
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quando a temperatura da água encontra- se no intervalo de 0 °C e 4 °C. Quando a água está
sendo resfriada sua temperatura e seu volume caem, até que a temperatura atinja 4 °C, depois
desse ponto, a dilatação da água passa ser anômala, de modo que seu volume passa a aumentar a
medida que a temperatura cai. Assim, pode- se concluir que 0 °C a 4 °C, as pontes de hidrogênio
se rompem e, devido a este rompimento, na situação de equilíbrio as moléculas se aproximam
uma das outras, o que se produz por uma diminuição de volume (contração). No aquecimento
acima de 4 °C, a maior agitação térmica molecular produz um aumento na distância média entre
as moléculas, o que se traduz por um aumento de volume (dilatação). Neste caso, o coeficiente
de dilatação volumétrica é negativo pata temperaturas entre 0 °C e 4 °C, isto é, B <0. Isso quer
dizer que a água se contrai a medida que sua temperatura diminui até atingir 4 °C. A partir dessa
temperatura a água começa se expandir.
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