Durante a aula sobre calor específico, vimos quatro maneiras diferentes de se determinar a variação de energia interna e entalpia de gases ideais. Descreva quais são elas e indique qual é a melhor dentre as que não usam os dados de energia interna e entalpia tabelados. Justifique a sua resposta.

Passo 1

Beleza, vamos começar entendendo o que a questão tá pedindo. A gente precisa listar quatro maneiras diferentes que vimos em aula para calcular a variação da energia interna e da entalpia de gases ideais, sem usar dados tabelados dessas propriedades. Além disso, temos que dizer qual dessas quatro é a melhor e explicar o porquê. Para isso, vamos precisar entender conceitos de termodinâmica como energia interna, entalpia, calor específico e as relações entre eles para gases ideais.

Passo 2

A primeira maneira é usando as capacidades caloríficas a volume constante ( CV) e a pressão constante ( Cp). A energia interna ( De) de um gás ideal depende apenas de CV, enquanto a entalpia ( De) depende de Cp. As fórmulas são:
De
De
Onde n é a quantidade de substância e De é a variação de temperatura.

Passo 3

A segunda forma é aplicando a relação de Mayer, que conecta Cp e CV. Para gases ideais, essa relação é:
Cp = CV + R
Aqui, R é a constante dos gases ideais. Essa relação é útil para calcular uma capacidade calórica se você já conhece a outra.

Passo 4

A terceira maneira é utilizando a equação de estado dos gases ideais, PV = nRT. A partir dessa equação, podemos derivar expressões para De e De em termos de pressão, volume e temperatura, facilitando os cálculos dependendo das condições do processo.

Passo 5

A quarta forma envolve analisar processos termodinâmicos específicos, como processos isobáricos (pressão constante) ou isocóricos (volume constante). Nessas situações, podemos aplicar as definições de Cp e CV diretamente para calcular as variações de energia interna e entalpia com base no calor trocado durante o processo.

Passo 6

Dessas quatro maneiras, as que não usam dados tabelados se baseiam principalmente nas capacidades caloríficas ( CV e Cp) e na relação de Mayer. Entre elas, a melhor opção é usar as capacidades caloríficas combinadas com a relação de Mayer. Isso porque essa abordagem é direta, depende de propriedades fundamentais dos gases ideais e não requer informações adicionais além de CV, Cp e R, que geralmente são conhecidas ou fáceis de determinar.

Resposta

A melhor maneira de determinar a variação de energia interna e entalpia de gases ideais, sem usar dados tabelados, é utilizar as capacidades caloríficas a volume constante ( CV) e a pressão constante ( Cp) juntamente com a relação de Mayer ( Cp = CV + R). Essa abordagem é eficiente e fundamentada em propriedades básicas dos gases ideais, permitindo calcular as variações de energia interna e entalpia de forma direta e precisa.

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