Suponha que 4.00 moles de um gas ideal

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Problemas Resolvidos de Física Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES 
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Halliday, Resnick, Walker - Física 2 - 4a Ed. - LTC - 1996. Cap. 21 – A Teoria Cinética dos Gases 
1 
 
 
HALLIDAY, RESNICK, WALKER, FUNDAMENTOS DE FÍSICA, 4.ED., LTC, RIO DE 
JANEIRO, 1996. 
 
 
FÍSICA 2 
 
 
CAPÍTULO 21 - A TEORIA CINÉTICA DOS GASES 
 
68. Suponha que 4,00 moles de um gás ideal diatômico, cujas moléculas estejam em rotação sem 
oscilar, sofrem um aumento de temperatura de 60,0 K à pressão constante. (a) Quanto calor foi 
transferido para o gás? (b) Em quanto aumentou a energia interna do gás? (c) Quanto trabalho 
foi realizado pelo gás? (d) Qual foi o aumento na energia interna translacional nas moléculas do 
gás? 
 (Pág. 230) 
Solução. 
O processo termodinâmico pode ser representado pelo seguinte gráfico pV: 
 
(a) O calor transferido á pressão constante é Qp, sendo que um gás ideal diatômico incapaz de 
oscilar possui Cp = 7/2 R. Logo: 
 ( ) ( )( )( )0
7 7 4,00 moles 8,314 J/K.mol 60,0 K 6.983,76 J
2 2p p
Q nC T n R T T = ∆ = − = = 
 
 
 6,98 kJpQ ≈ 
(b) 
 int
7 5
2 2p p p
E Q W Q p V Q nR T nR T nR T nR T∆ = − = − ∆ = − ∆ = ∆ − ∆ = ∆ 
 ( )( )( )int
5 4,00 moles 8,314 J/K.mol 60,0 K 4.988,4 J
2
E∆ = = 
 int 4,99 kJE∆ ≈ 
(c) 
 ( )( )( )4,00 moles 8,314 J/K.mol 60,0 K 1.995,36 JW p V nR T= ∆ = ∆ = = 
 2,00 kJW ≈ 
(d) A variação da energia interna de um gás ideal diatômico incapaz de oscilar é a soma das 
variações das energias interna translacional e rotacional ∆Eint, transl e rotacional ∆Eint, rot. 
 int int, transl int, rotE E E∆ = ∆ + ∆ 
 int
3 2
2 2
E nR T nR T∆ = ∆ + ∆ 
p
p0
V
T0
T1
Problemas Resolvidos de Física Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES 
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Halliday, Resnick, Walker - Física 2 - 4a Ed. - LTC - 1996. Cap. 21 – A Teoria Cinética dos Gases 
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A parcela associada à variação da energia cinética translacional é 3/2 nR∆T. 
 ( )( )( )int, transl
3 3 4,00 moles 8,314 J/K.mol 60,0 K 2.993,04 J
2 2
E nR T∆ = ∆ = = 
 int, transl 2,99 kJE∆ ≈