Exercícios Resolvidos de Energia Interna de um gás e Calores Específicos Molares

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Enunciado

(Capítulo 19.Exercícios – Ex. 9) Um gás no interior de um cilindro se expande de um volume igual a 0,110 m 3 até um volume igual a 0,320   m 3 . O calor flui para dentro do sistema com uma taxa suficiente para manter a pressão constante e igual a 1,80 × 10 5 P a durante a expansão. O calor total fornecido ao sistema é igual a 1,15 × 10 5 J . a) Calcule o trabalho realizado pelo gás. b) Calcule a variação da energia interna do gás. c) O resultado depende ou não do gás ser ideal? Justifique sua resposta.

Passo 1

Fala aí galera, beleza? Bora resolver mais uma questãozinha!

Esse exercício aqui é daqueles bem típicos de primeira lei da termodinâmica, então teremos algo bem simples!

O enunciado começa dizendo dizendo que temos um gás em expansão, o que mostra pra gente que temos variação de volume. Além disso, ele também afirma que temos uma pressão constante (transformação isobárica), e que isso se dá por um fluxo de calor, cujo valor nos é dado. Essas constatações vão garantir que possamos usar nesse exercício todas as fórmulas referentes à primeira lei da termodinâmica.

Bom, vamos começar resolvendo o item que pede o trabalho realizado.

Para um processo de pressão constante, temos que o trabalho W se dá por:

W = p * ∆ V

Assim, o trabalho realizado pelo gás é de:

W = p * ∆ V = 1,80 × 10 5 0,320 - 0,110

W = 3,78 × 10 4 J

Passo 2

Como o gás obedece a primeira lei da termodinâmica, sabemos que podemos usar a equação de energia interna Δ U , a qual se dá por:

∆ U = Q - W

Como o enunciado deu pra gente o valor de Q que representa o calor fornecido ao sistema, e o trabalho W foi encontrado no item anterior, temos que:

∆ U = Q - W = 1,15 × 10 5 - 3,78 × 10 4

Δ U = 7,72 × 10 4   J

Passo 3

Por fim, como W = p Δ V serve para um processo de pressão constante e Δ U = Q - W se aplica a qualquer material, temos que a lei do gás ideal não foi usada, não importando se o gás é ideal ou não.

Prontinho pessoal! Bem simples né?

Pra essa questão é isso! Bora resolver mais uma?

Resposta

a) W = 3,78 × 10 4 J

b) ∆ U = 7,72 × 10 4 J

c) Não depende

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