02 Valor 2.0] Nessa questão de prova pretendemos avaliar o conhecimento do aluno sobre a energia interna dos sistemas termodinamicos.
a) 1 mol de um gàs ideal monoatômico està na temperatura de 300 K . Calcule a energla Interna do gàs ideal? [considere
]
b) Baseando na questảo anterior, qual seria a energia cinétiea do gàs?
a) 1 mol de um gàs ideal monoatômico està na temperatura de 300 K . Calcule a energla Interna do gàs ideal? [considere
b) Baseando na questảo anterior, qual seria a energia cinétiea do gàs?
Passo 1
Beleza, o exercício é sobre Termodinâmica – energia interna de gases ideais. A gente tem 1 mol de um gás ideal monoatômico a 300 K e precisa:
a) Calcular a energia interna .
b) Dizer qual é a energia cinética total do gás.
Pra isso vamos usar a teoria da equipartição de energia e a fórmula geral
a) Calcular a energia interna
b) Dizer qual é a energia cinética total do gás.
Pra isso vamos usar a teoria da equipartição de energia e a fórmula geral
sabendo que, para um gás monoatômico, o número de graus de liberdade é
.
Passo 2
Teoria da equipartição (sem pular etapas):
- Num gás ideal monoatômico as partículas não se atraem nem se repelem, então não há energia potencial – só temos energia cinética de translação.
- A equipartição de energia diz que, em equilíbrio térmico, cada grau de liberdade com energia quadrática recebe em média
por partícula. - Um átomo monoatômico se move em 3 direções no espaço →
, portanto cada átomo tem energia média
- Num mol de gás há
átomos, então
- Como
, chega-se à fórmula prática para mols:
Passo 3
Agora é só substituir:
Passo 4
Num gás ideal monoatômico toda a energia interna é energia cinética de translação. Logo, a energia cinética total
do gás é igual a
.
Resposta
a)
b)
b)