Um cilindro contém oxigênio (gás diatômico) a uma pressão de 93390 Pa . Seu volume é 0.005 metros cúbicos e a temperatura 350 K . Suponha que o oxigênio possa ser considerado um gás ideal. O oxigênio é submetido aos seguintes processos:
(i) Aquecido à pressão constante do estado inicial (estado 1) até o estado 2, cuja temperatura é
.
(ii) Resfriado a volume constante até (estado 3) onde a temperatura é 292 K .
(iii) Comprimido à temperatura constante até um volume de
(estado 4).
(iv) Aquecido a volume constante até 350 K , fazendo o sistema retornar ao estado 1 .
a) Calcule a variação da energia interna, em joules, na etapa (ii).
a) Calcule o trabalho, em joules, na etapa (iii).
(i) Aquecido à pressão constante do estado inicial (estado 1) até o estado 2, cuja temperatura é
(ii) Resfriado a volume constante até (estado 3) onde a temperatura é 292 K .
(iii) Comprimido à temperatura constante até um volume de
(iv) Aquecido a volume constante até 350 K , fazendo o sistema retornar ao estado 1 .
a) Calcule a variação da energia interna, em joules, na etapa (ii).
a) Calcule o trabalho, em joules, na etapa (iii).
Passo 1
O enunciado traz oxigênio (gás ideal diatômico) num cilindro com
Ele passa por quatro processos, mas só precisamos de:
Ele passa por quatro processos, mas só precisamos de:
- (ii) resfriamento isocórico de
até , para achar . - (iii) compressão isotérmica em
de até , para achar o trabalho .
Usaremos a lei dos gases ideais,, a energia interna de diatômico com , e o trabalho isotérmico .
Passo 2
Calcular a quantidade de mols
a partir do estado 1:
Passo 3
Determinar
e a variação de energia interna no processo isocórico 2→3:
Passo 4
Obter
e
. Como o aquecimento 1→2 é isobárico (
),
No resfriamento isocórico 2→3,
.
Passo 5
Calcular o trabalho no processo isotérmico 3→4 em
:
Aqui
indica trabalho realizado sobre o gás.
Resposta
(a)
(b)
(b)