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Em uma transformação adiabática, 5 mols de um gás monoatômico se expandem variando sua temperatura de 600K para 800K. Qual o trabalho, em joules, realizado pelo gás. Dados: A energia interna pode ser escrita para um gás monoatômico a. -600J b. 500 J c. 1500J d. - 12540 J e. - 800J
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Lais Cristina Mendes Alves

há 3 anos

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há 2 anos

Para calcular o trabalho realizado por um gás monoatômico em uma transformação adiabática, podemos usar a relação entre a variação da energia interna e o trabalho. A variação da energia interna (\( \Delta U \)) para um gás monoatômico é dada por: \[ \Delta U = n \cdot C_v \cdot \Delta T \] Onde: - \( n \) é o número de mols (5 mols). - \( C_v \) para um gás monoatômico é \( \frac{3}{2} R \) (onde \( R \) é a constante dos gases, aproximadamente \( 8,31 \, J/(mol \cdot K) \)). - \( \Delta T \) é a variação de temperatura (\( 800K - 600K = 200K \)). Calculando \( \Delta U \): \[ C_v = \frac{3}{2} \cdot 8,31 \, J/(mol \cdot K) \approx 12,47 \, J/(mol \cdot K) \] \[ \Delta U = 5 \cdot 12,47 \, J/(mol \cdot K) \cdot 200K \approx 12470 \, J \] Em uma transformação adiabática, o trabalho realizado pelo gás é igual à variação da energia interna, mas com sinal trocado: \[ W = -\Delta U \approx -12470 \, J \] Portanto, o trabalho realizado pelo gás é aproximadamente -12540 J. Assim, a alternativa correta é: d) - 12540 J.

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há 3 anos

Para resolver esse problema, podemos utilizar a equação que relaciona o trabalho realizado em uma transformação adiabática com a variação da energia interna e a razão entre as pressões e os volumes iniciais e finais: W = ΔU = (3/2) n R (Tf - Ti) * (1 - (Vf/Vi)^(γ-1)) Onde: ΔU = variação da energia interna n = número de mols do gás R = constante dos gases ideais Tf = temperatura final Ti = temperatura inicial Vf = volume final Vi = volume inicial γ = capacidade calorífica molar do gás monoatômico (γ = 5/3) Substituindo os valores dados na questão, temos: W = (3/2) * 5 * 8,31 * (800 - 600) * (1 - (Vf/Vi)^(2/3)) Como a transformação é adiabática, não há troca de calor com o ambiente, o que significa que a variação da energia interna é igual ao trabalho realizado pelo gás. Portanto: W = ΔU = (3/2) * 5 * 8,31 * (800 - 600) * (1 - (Vf/Vi)^(2/3)) W = 1500 * (1 - (Vf/Vi)^(2/3)) Como não temos informações sobre a variação dos volumes, não podemos calcular o valor exato do trabalho. No entanto, podemos analisar as alternativas e verificar qual delas é a mais próxima do valor esperado. a. -600J b. 500 J c. 1500J d. - 12540 J e. - 800J Podemos descartar as alternativas a, d e e, pois o trabalho realizado pelo gás não pode ser negativo. Restam as alternativas b e c. Substituindo Vf/Vi = 2, temos: W = 1500 * (1 - 2^(2/3)) ≈ 1500 * (-0,2602) ≈ -390,3 J A alternativa que mais se aproxima desse valor é a letra b, que indica um trabalho de 500 J.

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d.

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