11) O gás se expande a uma pressão constante para o volume de 3 L. Em seguida, é resfriado a volume constante até que sua pressão seja 2 atm. (a) M...

(a) O processo descrito pode ser representado no diagrama PV como uma linha horizontal, já que a pressão é constante durante a expansão, seguida de uma linha vertical, já que o volume é mantido constante durante o resfriamento. O trabalho realizado pelo gás pode ser calculado pela área sob a curva no diagrama PV, que é igual a W = PΔV = (1 atm)(3 L) = 3 atm.L. (b) Para encontrar o calor adicionado durante o processo, é necessário utilizar a primeira lei da termodinâmica, que afirma que a variação de energia interna de um sistema é igual à soma do calor adicionado ao sistema e do trabalho realizado pelo sistema. Como o processo é realizado a volume constante, não há trabalho realizado pelo gás, então a variação de energia interna é igual ao calor adicionado. Portanto, Q = ΔU = nCvΔT, onde n é o número de mols do gás, Cv é a capacidade calorífica molar a volume constante e ΔT é a variação de temperatura do gás. Como a pressão é constante durante a expansão, temos que PV = nRT, onde R é a constante dos gases ideais. Substituindo V por nRT/P na equação PV = nRT, temos que V = RT/P. Portanto, a temperatura final do gás pode ser encontrada pela equação (3 L)(1 atm) = nR(Tf), onde Tf é a temperatura final do gás. Em seguida, a variação de temperatura pode ser encontrada pela equação ΔT = Tf - Ti, onde Ti é a temperatura inicial do gás. Com esses valores, podemos calcular o calor adicionado durante o processo.