Considere um sistema que usa 0,41 mols de um gás ideal monoatômico e executa o ciclo mostrado no diagrama P times V abaixo. O estado 1 é definido por p 1=2,1 atm e V 1=3,3 l, o estado 2 é definido por p 2=3,7 atm e V 2=3,3 l, e o estado 3 é definido por p 3=2,1 atm e V 3=6,5 l.
Calcule o calor trocado entre sistema e vizinhança durante o processo 3 1

Passo 1

O enunciado descreve um ciclo de um gás ideal monoatômico com n = 0,41 mol e pede o calor trocado no processo 3→1. Para isso vamos precisar da lei dos gases ideais e do calor específico a pressão constante do gás monoatômico.

Passo 2

No processo 3→1 temos p₃ = p₁ = 2,1 atm, ou seja, é uma transformação isobárica.

Passo 3

O calor trocado em transformação isobárica é dado por
Q3to1=n,Cp,De<a T
onde para gás monoatômico Cp=52R.

Passo 4

Usando a lei dos gases ideais T=pVnR, temos
De<a T=T1-T3=p(V1-V3)nR
Convertendo para SI: p=2,1times1,013times10^5,Pa, V1=3,3times10^-3,m^3, V3=6,5times10^-3,m^3.

Passo 5

Substituindo em
Q3to1=n52Rp(V1-V3)nR=52,p,(V1-V3)
obtemos
Q3to1=52times2,1times1,013times10^5,Patimes(-3,2times10^-3,m^3)approx-1,70times10^3,J

Passo 6

O sinal negativo indica que o sistema libera calor nesse processo.

Resposta

-1,70×10^3 J

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