Um cilindro contém um gás ideal a uma pressão de 2 atmosferas, o volume é de 5 litros a uma temperatura de gás de 250 K. O gás é aquecido a volume ...

a) Para calcular o calor total recebido durante esses processos, podemos usar a primeira lei da termodinâmica, que afirma que a variação de energia interna de um sistema é igual à quantidade de calor adicionada ao sistema menos o trabalho realizado pelo sistema. Como o volume é constante no primeiro processo, não há trabalho realizado pelo sistema. Portanto, podemos calcular o calor total recebido pelo sistema usando a seguinte equação: Q = ΔU = nCvΔT Onde Q é o calor total recebido, ΔU é a variação de energia interna, n é o número de mols do gás, Cv é o calor específico molar a volume constante e ΔT é a variação de temperatura. No primeiro processo, a pressão é mantida constante, então não há trabalho realizado pelo sistema. Portanto, podemos calcular o calor recebido usando a equação acima: Q1 = nCvΔT1 = nCv(T2 - T1) = (1 mol)(21,0 J/mol K)(650 K - 250 K) = 8400 J No segundo processo, a temperatura é mantida constante, então não há variação de energia interna. Portanto, todo o calor recebido é usado para realizar trabalho. Podemos calcular o trabalho realizado usando a seguinte equação: W2 = -PΔV = -nRTln(V2/V1) Onde W2 é o trabalho realizado, P é a pressão, V é o volume, n é o número de mols do gás, R é a constante dos gases ideais e ln é o logaritmo natural. Substituindo os valores, temos: W2 = -(1 mol)(0,0821 atm L/mol K)(ln(5 L/5 L)) = 0 J No terceiro processo, o volume é mantido constante, então não há trabalho realizado pelo sistema. Podemos calcular o calor liberado usando a equação: Q3 = nCvΔT3 = nCv(T3 - T1) = (1 mol)(21,0 J/mol K)(250 K - 250 K) = 0 J Portanto, o calor total recebido pelo sistema é: Qtotal = Q1 + Q2 + Q3 = 8400 J + 0 J + 0 J = 8400 J b) Para calcular o trabalho total realizado pelo gás no processo cíclico da montagem, podemos usar a seguinte equação: Wtotal = W2 + W4 Onde W2 é o trabalho realizado no segundo processo e W4 é o trabalho realizado no quarto processo. No quarto processo, o gás é trazido de volta ao seu volume original a pressão constante. Podemos calcular o trabalho realizado usando a seguinte equação: W4 = PΔV = nRTln(V1/V2) Substituindo os valores, temos: W4 = (1 mol)(0,0821 atm L/mol K)(ln(5 L/5 L)) = 0 J Portanto, o trabalho total realizado pelo gás no processo cíclico da montagem é: Wtotal = W2 + W4 = 0 J + 0 J = 0 J