Suponha que 4,00 mol de um gás ideal diatômico, com rotação molecular, mas sem oscilação, sofrem um aumento de temperatura de 60,0 K sob pressão constante. Quais são (a) a energia transferida como calor Q, (b) a variação ∆Eint na energia interna do gás, (c) o trabalho W realizado pelo gás e (d) a variação ∆K na energia cinética translacional total do gás?
Mano eu não entendi muito bem essa parte de não ter energia de oscilação, então imagino que seja só a molécula girando no próprio eixo sem transladar. Assumindo isso então lá vai.
Pelo que eu interpretei é o seguinte:
A variação de energia interna ∆U é calculada da seguinte forma:
∆U=nCv∆T sendo n o número de mols e Cv o calor específico molar á volume constante e tendo valor de \(3R\over 2\) sendo R a constante dos gases de valor 8,3145, logo:
(o x aqui está significando multiplicação, ou o sinal de vezes)
∆U=nCv∆T=4x1,5x8,3145x60=2993,22 Joules
Como o processo ocorre á pressáo constante, o calor Q é igual á variação da entalpia do sistema (∆H) que é calculada de modo semelhante á variação da energia interna, a diferença é que no lugar de Cv, utilizaremos o Cp, calor específico á pressão constante, que por sua vez é igual Cv+R=\(5R\over 2\)
(o x aqui está significando multiplicação, ou o sinal de vezes)
∆H=nCp∆T=4x2,5x8,3145x60=4988,7 Joules
Da primeira lei da termodinâmica temos que a variação da energia interna é ihual ao calor mais o trabalho (∆U=q+w), logo o trabalho realizado pelo gás é o seguinte:
∆U=q+w mas q=∆H logo
∆U=∆H+w
w=∆U-∆H
w=2993,22-4988,7=-1995,48 Joules, o que significa que ele se expandiu e perdeu energia, isso é explicado pela lei de Boyle pV=nRT. Como p, n e R são constantes, se o gás aumenta de temperatura tende a aumentar de volume também.
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