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 (
) e a pressão constante (
). A energia interna (
) de um gás ideal depende apenas de
, enquanto a entalpia (
) depende de
. As fórmulas são:
Onde
é a quantidade de substância e
é a variação de temperatura.
Passo 3
A segunda forma é aplicando a relação de Mayer, que conecta
e
. Para gases ideais, essa relação é:
Aqui,
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,
. A partir dessa equação, podemos derivar expressões para
e
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
e
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 (
e
) 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
,
e
, 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 (
) e a pressão constante (
) juntamente com a relação de Mayer (
). 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.