Considere um sistema que usa 0,41 mols de um gás ideal monoatômico e executa o ciclo mostrado no diagrama
abaixo. O estado 1 é definido por
e
, o estado 2 é definido por
e
, e o estado 3 é definido por
atm e
.
Calcule a variação da energia interna do sistema durante o processo
Passo 1
Resumo da questão: temos um gás monoatômico ideal com n = 0,41 mol que passa do estado 1 (p₁ = 2,1 atm, V₁ = 3,3 L) para o estado 2 (p₂ = 3,7 atm, V₂ = 3,3 L) e queremos a variação da energia interna ΔU durante esse processo. Vamos usar que para gás ideal monoatômico ΔU depende só da temperatura e vale ΔU = n·Cᵥ·ΔT.
Passo 2
Calcular as temperaturas nos estados 1 e 2. Primeiro convertemos unidades: p em pascal e V em metro cúbico. Depois aplicamos a lei dos gases ideais
Para p₁ e V₁:
Para p₂ e V₂:
Passo 3
Determinar ΔT e a capacidade calorífica molar Cᵥ. Para gás monoatômico
A variação de temperatura é
Passo 4
Calcular ΔU usando
Substituindo os valores:
Resposta
ΔU ≈ 808 J