Três mols de um gás ideal monoatômico ideal se expandem a uma pressão constante de 2,5 atm. O volume do gás varia de 3,2×10-2 m3 a 4,5×10-2 m3. a) Calcule a temperatura inicial e final do gás. b) Calcule a quantidade de trabalho que o gás realiza ao se expandir. c) Calcule a quantidade de calor fornecida ao gás. d) Calcule a variação da energia interna do gás. (1 atm = 1,013×105 Pa)

Question

Três mols de um gás ideal monoatômico ideal se expandem a uma pressão constante de 2,5 atm. O volume do gás varia de 3,2×10-2 m3 a 4,5×10-2 m3. a) ...

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a) Para calcular a temperatura inicial e final do gás, podemos utilizar a Lei de Boyle-Mariotte, que relaciona a pressão, o volume e a temperatura de um gás ideal. A fórmula é P1V1/T1 = P2V2/T2. Como a pressão é constante, podemos simplificar a fórmula para V1/T1 = V2/T2. Substituindo os valores, temos:

V1/T1 = V2/T2
3,2×10-2/T1 = 4,5×10-2/T2

Isolando T1 e T2, temos:

T1 = (V1/V2)T2
T1 = (3,2×10-2/4,5×10-2)T2
T1 = 0,711T2

A temperatura inicial é 0,711 vezes a temperatura final.

b) Para calcular a quantidade de trabalho que o gás realiza ao se expandir, podemos utilizar a fórmula W = PΔV, onde W é o trabalho, P é a pressão e ΔV é a variação de volume. Substituindo os valores, temos:

W = PΔV
W = 2,5 × (4,5×10-2 - 3,2×10-2)
W = 0,325 J

O gás realiza um trabalho de 0,325 J.

c) Para calcular a quantidade de calor fornecida ao gás, podemos utilizar a Primeira Lei da Termodinâmica, que relaciona a variação da energia interna do gás com o trabalho realizado e o calor fornecido. A fórmula é ΔU = Q - W, onde ΔU é a variação da energia interna, Q é o calor fornecido e W é o trabalho realizado. Como a pressão é constante, podemos simplificar a fórmula para ΔU = Q - PΔV. Substituindo os valores, temos:

ΔU = Q - PΔV
ΔU = 0 - 2,5 × (4,5×10-2 - 3,2×10-2)
ΔU = -0,325 J

O gás perde uma quantidade de energia interna de 0,325 J.

d) Como a variação da energia interna é negativa, podemos concluir que o gás perde energia interna.

Termodinâmica

Calor específico molar- mono, di e poliatomico

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Calor específico molar- mono, di e poliatomico

No digrama p-V da figura 1, o gás realiza 5 J de trabalho quando percorre a isoterma ab e 4 J quando percorre a adiabática bc. Qual é a variação de energia interna do gás entre os pontos a e c?

A figura 2 mostra três isotermas com temperaturas de 400, 500 e 700K. Calcule a variação da energia interna para cada uma das trajetórias. Suponha que um mol de um gás ideal monoatômico realiza estas diferentes trajetórias.

Para que haja um aumento de temperatura ∆T1 , uma certa quantidade de um gás ideal monoatômico requer 30 J (de calor) quando o gás é aquecido a volume constante e 50 J (de calor) quando o gás é aquecido à pressão constante. Qual é o trabalho realizado pelo gás na segunda situação?

A capacidade térmica à pressão constante de uma amostra de um gás ideal monoatômico supera a capacidade térmica a volume constante em 29,1 J/K. Quantos mols do gás estão presentes?

A temperatura de 3 mols de um gás ideal monoatômico é aumentada em 40°C sem mudar a pressão do gás. a) Qual é a energia transferida para o gás na forma de calor? b) Qual é a variação da energia interna do gás? c) Qual é o trabalho realizado pelo gás?

A temperatura de 2 mols de um gás ideal monoatômico é aumentada de 15 K a volume constante. Determine a) o trabalho realizado pelo gás, b) a quantidade de calor transferido para o gás, c) a variação da energia interna do gás.

A temperatura de 2 mols de um gás ideal monoatômico é aumentada de 20 K a pressão constante. Determine a) a quantidade de calor transferida para o gás, c) a variação da energia interna do gás e a) o trabalho realizado pelo gás.

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