Admitindo um sistema fechado com um gás ideal (
e
) a uma temperatura inicial igual a
, pressāo inicial de 5 bar e volume inicial de
. Determine a variaçāo a energia interna do sistema (em Joules), o trabatho realizado pelo sistema (em Joules) e o calor trocado pelo sistema (em Joules) nas quatro condiçōes abaixo:
c) Considerando um processo isobárico para obter um volume de
.
c) Considerando um processo isobárico para obter um volume de
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você tem um sistema fechado com um gás ideal e quer descobrir como a energia interna, o trabalho realizado e o calor trocado mudam quando o volume passa de
para
em um processo isobárico (ou seja, com pressão constante). Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente as leis que relacionam pressão, volume, temperatura e energia.
Passo 2
Primeiro, vamos converter a temperatura inicial de Celsius para Kelvin, porque nas equações de gás ideal a temperatura precisa estar em Kelvin.
Passo 3
Sabemos que em um processo isobárico a pressão
permanece constante. A pressão inicial
é de 5 bar. Vamos converter isso para Pascal (Pa) para usar no SI:
Passo 4
Para encontrar a variação da energia interna
, usamos a fórmula:
Mas primeiro, precisamos achar o número de mols
. Usamos a equação dos gases ideais:
Rearranjando para
:
Vamos calcular
usando os valores iniciais:
Passo 5
Agora, vamos encontrar a temperatura final
. Como o processo é isobárico, usamos a relação:
Resolvendo para
:
Passo 6
Com
conhecida, podemos calcular
:
Passo 7
Agora, calculamos a variação da energia interna
:
Passo 8
O trabalho realizado pelo sistema em um processo isobárico é dado por:
Passo 9
Finalmente, o calor trocado pelo sistema
pode ser encontrado pela primeira lei da termodinâmica:
Resposta
A variação da energia interna é aproximadamente
, o trabalho realizado pelo sistema é
e o calor trocado pelo sistema é
.