Dois recipientes de
contêm quantidades idênticas de um gás monoatômico a
. O recipiente A dispõe de um pistão, com área de
e massa de 10 kg , que pode deslizar sem atrito para cima e para baixo. O recipiente B é rígido. Os recipientes são colocados sobre queimadores idênticos e aquecidos durante o mesmo intervalo de tempo.
a) A temperatura final do gás contido em A será maior, menor ou igual à temperatura final do gás contido em B? Explique.
b) Quais são as pressões inicias nos recipientes
e
?
c) Suponha que os aquecedores forneçam 25 W de potência e que fiquem ligados durante 15 s . Qual é o volume final do gás no recipiente A?
a) A temperatura final do gás contido em A será maior, menor ou igual à temperatura final do gás contido em B? Explique.
b) Quais são as pressões inicias nos recipientes
c) Suponha que os aquecedores forneçam 25 W de potência e que fiquem ligados durante 15 s . Qual é o volume final do gás no recipiente A?
Passo 1
O enunciado envolve dois recipientes de volume inicial
contendo a mesma quantidade de um gás monoatômico a
. O recipiente A tem um pistão de área
e massa
, livre para deslizar sem atrito, enquanto o recipiente B é rígido. Ambos são aquecidos pelo mesmo tempo com potência
por
, fornecendo
. Vamos comparar as temperaturas finais, determinar as pressões iniciais e achar o volume final de A.
Passo 2
(a) No recipiente B o gás não faz trabalho de expansão, portanto todo calor
aumenta apenas sua energia interna, levando a uma maior variação de temperatura. No recipiente A, parte de
é gasta em trabalho de expansão
, sobrando menos calor para aquecer o gás. Logo a temperatura final em A é menor que em B:
Passo 3
(b) Inicialmente o pistão de A equilibra a pressão atmosférica
mais o peso
distribuído na área
. Assim
Numericamente, tomando
,
,
e
,
logo
Passo 4
(c) No processo de A a pressão externa
é constante. Para um gás monoatômico
. Usamos
e a expansão isobárica dá
.
Passo 5
Substituindo valores:
Resposta
(a) A temperatura final em A é menor que em B, pois em A há trabalho de expansão.
(b)
(c)
(b)
(c)