Considere líquido de hélio (considera apenas o isótopo mais comum do hélio, hélio-4), à temperatura de vaporização de -268,93 C. O calor de vaporização é
.
(a) Encontre a temperatura de fusão em kelvin.
(b) A esta temperatura no estado gasoso, qual é a média quadrática das velocidades das moléculas?
© Qual é o calor específico a volume constante?
(d) Quanto calor absorverá um mol de hélio líquido para atingir a temperatura de
?
(e) A esta temperatura, qual é a média do módulo das velocidades das moléculas?
(f) Na temperatura de
, quão mais comum é uma partícula a
comparado com uma partícula a 0,5
?
(a) Encontre a temperatura de fusão em kelvin.
(b) A esta temperatura no estado gasoso, qual é a média quadrática das velocidades das moléculas?
© Qual é o calor específico a volume constante?
(d) Quanto calor absorverá um mol de hélio líquido para atingir a temperatura de
(e) A esta temperatura, qual é a média do módulo das velocidades das moléculas?
(f) Na temperatura de
Passo 1
Vamos resolver um exercício que envolve propriedades do hélio-4 em diferentes estados físicos e temperaturas. Vamos utilizar conceitos de termodinâmica, como mudanças de fase, velocidade molecular média, calor específico e distribuição de velocidades das partículas. Para isso, precisaremos das fórmulas relacionadas a cada um desses conceitos e conhecimentos básicos de física molecular.
Passo 2
Parte (a): Encontrar a temperatura de fusão em Kelvin.
Primeiro, sabemos que a temperatura de vaporização do hélio-4 é -268,93°C. A temperatura de fusão é a temperatura na qual o sólido se transforma em líquido. No caso do hélio-4, a temperatura de fusão é conhecida por ser extremamente baixa, próxima ao zero absoluto. Para converter Celsius para Kelvin, usamos a fórmula:
Como o hélio-4 não solidifica a pressão atmosférica padrão, a temperatura de fusão ocorre a pressões mais altas. Entretanto, para fins de exercício, assumiremos que a temperatura de fusão é o mesmo que a temperatura de vaporização devido à ausência de informações adicionais.
Passo 3
Convertendo a temperatura de fusão para Kelvin:
Resposta
A temperatura de fusão do hélio-4 é aproximadamente 4,22 K.